基于智能電網的信息安全防護技術發展

朱凌廷

(湖北省電力公司黃岡供電公司調度信通中心湖北黃岡438000)

摘 要:本文通過對智能電網信息安全的分析,及對其技術的概述,探討了信息安全技術的發展方向。智能電網綜合了物聯網、信息計算、信息傳輸及處理技術,其運行安全對國民經濟建設有著至關重要的作用。因此,信息安全應為智能電網的安全運行保駕護航。

關鍵詞:智能電網信息安全網絡安全

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0027-01

電力是關系到國家經濟發展、社會持續進步的命脈,是國民經濟建設的基礎行業。但隨著社會對電力需求的快速增長,電網運行安全成為人們日益關注的問題。在全球幾次大停電事故后,智能電網浮出水面,全世界開始致力于智能電網建設。現階段世界各國對智能電網的理解不甚相同,但其共同點都是將先進的傳感測量、信息通信、分析決策、自動控制和能源電力技術相結合,并與電網基礎設施高度集成而形成的現代化電網,其核心是集成、高速的雙向通信網絡和先進的信息通信。

與傳統電網相比,智能電網在信息交互上更具備互動性、開放性和復雜性,隨著系統間網絡交互增多、智能傳感器的廣泛應用,信息安全問題日益凸顯。

1智能電網中信息安全現狀及基本要求

1.1 智能電網的發展

目前,世界各國都在積極規劃和推動智能電網建設,意大利建設了智能化的計量網絡,美國也建設了以智能計量為基礎的智能電網示范城市,日本在電網的智能化方面處于世界領先地位,歐洲多個國家以及電力企業也展開智能化信息技術的研發。

中國將智能電網定義為:以特高壓電網為骨干、以堅強電網為基礎,利用先進的通信、信息和控制技術,構建以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網。目前國網公司已制定了發展目標,并出臺了相關標準,供配電設備均向數字化、信息化、智能化發展,各大電力設備供應商也正在開展信息交互的研發以及接口標準的制定。

可以說,智能電網是電力行業發展的必然趨勢,目前我們僅僅處于起步階段,未來的發展空間巨大,前景不可限量。

1.2 智能電網對信息安全的基本要求

智能電網中通常使用物聯網技術采集各電力設備的運行參數、狀態及環境信息,通過網絡傳輸到后臺控制系統,再通過復雜的分析、決策、控制系統來進行監控。在信息采集、處理和傳輸方面,信息安全經受著來自各方面的威脅,例如外部網絡的肆意破壞、信息參數的肆意篡改、病毒肆虐,以及后臺管理系統的自身漏洞等。因此,對于智能電網來說,應建設面向電網核心業務的安全防御體系,研發基礎信息網絡和重要系統的安全保障技術,開發復雜大系統下的實時防護、安全存儲、網絡病毒防范、惡意攻擊防范與新的密碼技術;同時,制定完整規范的智能電網信息安全體系,全面提升智能電網信息安全水平,保障核心業務系統及信息網絡安全,讓信息具備保密、完整、可用、真實、抗抵賴的基本屬性。

1.3 電力工業信息安全的現狀及形勢

目前,國家已把“面向核心應用的信息安全”列入發展綱要,而基于智能電網下的信息安全成為電力工業關注和研究的對象。

早在2003年美國就曾由于網絡和系統漏洞,主服務器突然收到大量警報導致系統崩潰,造成預警系統失靈,無法正確決策,最終導致大規模的停電事故。

過去的幾年中,我國多次發生因系統異常、木馬病毒傳播、軟件邏輯漏洞、惡意攻擊篡改等造成的系統故障和電網瓦解事件。我國由于長期以來信息化建設缺乏核心技術,對發達國家的設備和技術存在相當大的依賴性,因此我國的信息安全狀況更為嚴峻。

2信息安全防護的主要技術及發展方向

2.1 智能電網下的信息采集安全

信息采集是信息工程的基礎,智能電網中的信息采集設備運用有線、無線傳感器采集信息,通過各種短距離總線傳輸,或者通過射頻識別技術進行信息識別。在智能電網發展的現階段,信息采集及傳輸仍以有線方式為主。

有線方式下的信息采集首先要保證數據的準確性,這有賴于物聯網中傳感器技術的發展,目前對于常規環境下的溫濕度、電流電壓、煙感紅外信息等技術已經相對比較成熟,傳感器的準確度也比較高,但對于特殊環境下,例如高溫、高電磁環境、高海拔環境下的傳感器準確度仍是應不斷研究解決的問題。

為保障信息安全,信息采集終端設備的所有數據的加解密均采用硬件方式實現。密鑰算法分為對稱和非對稱密鑰,非對稱密鑰的安全性更高。主站側應采用國家密碼管理局認可的密碼機實現數據加解密,采集終端和集中器采用硬件安全模塊實現,無論哪種方式均應同時集成對稱密鑰和非對稱密鑰算法。

2.2 智能電網下的信息處理安全

信息處理安全需解決智能電網中數據存儲、備份、訪問、授權等問題,保障信息的分析和使用安全。信息存儲分為本地和網絡存儲兩種方式,本地存儲可采用加密機制,需通過身份認證方可訪問數據。網絡存儲可通過認證、防火墻等處理方式。數據備份可按照機密安全等級設置不同的備份機制,支持同步、異步數據容災備份,在備份過程中保證數據的可用性、完整性。信息防御安全應能夠在系統核心實現防御拒絕服務攻擊,將算法實現在協議棧的最底層,降低整個運算代價。其技術包括攻擊識別、協議分析、主機識別、概率統計、反向探測、指紋識別等方式,其中常用的算法有流量梯度算法、參照物判斷法、TCP協議反向探測算法、UDP指紋識別算法等。

2.3 智能電網下的信息傳輸安全

信息傳輸安全主要保障傳輸中的數據信息安全。這一層需要解決智能電網使用的無線網絡、有線網絡和移動通信網絡的安全性。

目前已運行的設備大多數采用的是有線網絡,無線網絡作為示范和備用。有線網絡通常采用虛擬網技術,電力設備之間建立對等通信模式,通過GOOSE協議實現信息交互,以太網支持以虛擬網絡的方式實現網絡有效分隔,在不同的虛擬網上實現不同業務的信息交互,只需在交換機上設置基于端口虛擬網絡VLAN,在IED(Intelligent Electronic Device智能電子設備)上進行正確配置即可以有效防止黑客攻擊。IED內部應具有足夠的信息處理能力,能支持虛擬網標簽技術。

另外對于網絡通信中的攻擊問題,數據通信口應安裝入侵檢測系統IDS(Intrusion Detection Systems),以及時發現可能的攻擊。

3結語

智能電網的發展剛剛起步,其信息安全技術也在探索階段,面臨著諸多的技術挑戰。其在未來發展中應與智能電網通信系統相互融合,針對智能電網的通信特點解決其安全防護問題。未來的智能電網終將依賴于信息安全防護技術,以實現基于物聯網技術的全網融合及信息決策。

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