電力系統(tǒng)信息安全研究

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)電的需求性和依賴(lài)性也日益增強(qiáng)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全直接關(guān)系到人們的生產(chǎn)、生活的安全和穩(wěn)定，為有效確保電力系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、高效的運(yùn)行，就必須要對(duì)電力系統(tǒng)信息采取安全保護(hù)措施。本文主要針對(duì)電力系統(tǒng)信息安全問(wèn)題進(jìn)行研究，以確保我國(guó)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，有效促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);信息安全;安全控制;研究

1" 引言

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)也取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。在現(xiàn)代的電力企業(yè)中，隨著不同應(yīng)用環(huán)境和類(lèi)型的信息系統(tǒng)的大力開(kāi)發(fā)和使用，為我國(guó)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行做出了極其重要的貢獻(xiàn)。例如：電力的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)、行政管理系統(tǒng)等多方面的信息安全系統(tǒng)，這些信息安全系統(tǒng)在我國(guó)電力系統(tǒng)的優(yōu)化中具有十分重要的作用。如何切實(shí)有效的保障我國(guó)電力信息系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，已成為電力工作人員努力探索的重要問(wèn)題。本文重點(diǎn)針對(duì)電力系統(tǒng)的信息安全進(jìn)行研究，詳細(xì)分析了電力系統(tǒng)所面臨的主要信息安全問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題研究出了切實(shí)有效的控制方法，以期能有效保障我國(guó)電力系統(tǒng)的信息安全，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的安全、穩(wěn)定發(fā)展。

2" 電力信息系統(tǒng)面臨的信息安全問(wèn)題

根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可將電力信息系統(tǒng)分為三種類(lèi)型，即：生產(chǎn)控制電力系統(tǒng)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)電力系統(tǒng)以及行政管理電力系統(tǒng)。其各自主要面臨的信息安全問(wèn)題存在一定差別，現(xiàn)總結(jié)如下。

2.1生產(chǎn)控制電力系統(tǒng)

電力的生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要是控制電力生產(chǎn)的過(guò)程。該控制系統(tǒng)主要包括：水庫(kù)調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)、電廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、配電網(wǎng)和變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)和安全自動(dòng)裝置及SCADA/EMS等。不管對(duì)于何種類(lèi)型的電力系統(tǒng)，對(duì)安全性要求最高的就是生產(chǎn)控制系統(tǒng)。目前，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，已將其原有的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地控制模式科學(xué)合理的轉(zhuǎn)變成為了以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的集中控制模式。盡管已在生產(chǎn)控制系統(tǒng)的安全問(wèn)題采取了一定的措施，但是由于多方面的原因，系統(tǒng)在高頻、微波等通信渠道上仍然面臨著冒充、竊收、重放、篡改、等諸多威脅，嚴(yán)重影響了電力生產(chǎn)控制信息的真實(shí)性、安全性以及完整性。另外，提供電力控制系統(tǒng)設(shè)備方面的相關(guān)技術(shù)人員，在進(jìn)行系統(tǒng)的安裝和維護(hù)時(shí)，可能出于商業(yè)利益或政治目的而在生產(chǎn)控制系統(tǒng)上安裝惡意代碼，或是竊取系統(tǒng)信息，這些做法都在極大程度上嚴(yán)重影響了生產(chǎn)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定工作。

2.2市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)電力系統(tǒng)

市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)電力系統(tǒng)作為聯(lián)系電力用戶(hù)、電力物資供應(yīng)商以及電力企業(yè)的橋梁和紐帶，在電力系統(tǒng)信息安全中發(fā)揮著不可替代的作用。它主要是用來(lái)進(jìn)行招投標(biāo)以及調(diào)查和適應(yīng)電力市場(chǎng)。由于市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)不僅要溝通電力企業(yè)，同時(shí)還要和其他的實(shí)體進(jìn)行相互的交流，因此就必須要進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)的連接。在這種相對(duì)比較開(kāi)放的系統(tǒng)模式下，盡管可以極大地促進(jìn)電力營(yíng)銷(xiāo)的發(fā)展，但是也面臨著許多信息安全問(wèn)題的威脅。攻擊者能夠采取各種方式來(lái)對(duì)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序以及網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行攻擊，進(jìn)而破壞信息的完整性、一致性、保密性、身份認(rèn)證、訪(fǎng)問(wèn)控制以及不可抵賴(lài)性等電力系統(tǒng)的控制方法和信息資源。

2.3行政管理電力系統(tǒng)

行政管理系統(tǒng)在電力企業(yè)中主要用來(lái)執(zhí)行日常的管理事務(wù)，其基本功能就是管理電力企業(yè)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、人事、物資以及財(cái)務(wù)等，其中還包含ERP系統(tǒng)。而在運(yùn)行過(guò)程中行政管理系統(tǒng)所應(yīng)用的數(shù)據(jù)信息就是通過(guò)生產(chǎn)控制系統(tǒng)而傳輸過(guò)來(lái)的，盡管行政管理系統(tǒng)的開(kāi)放性相對(duì)于市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)來(lái)講比較低，但在該系統(tǒng)中也會(huì)存在U盤(pán)信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

電力系統(tǒng)作為一個(gè)整體的系統(tǒng)，為有效保障其安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行就必須要各個(gè)分系統(tǒng)在一起進(jìn)行協(xié)調(diào)和配合。因此，在一種類(lèi)型的電力信息系統(tǒng)存在安全問(wèn)題時(shí)，各問(wèn)題之間通常存在著一定的關(guān)聯(lián)性，這就使得對(duì)電力信息系統(tǒng)的信息安全維護(hù)更加困難。

3" 電力系統(tǒng)信息安全研究進(jìn)展

若要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息安全的全面保護(hù)，就必須要綜合的運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)安全、密碼學(xué)以及訪(fǎng)問(wèn)控制等多種學(xué)科、方法和手段，同時(shí)還要結(jié)合管理和技術(shù)手段。

3.1基于生產(chǎn)控制系統(tǒng)的信息安全研究

生產(chǎn)控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)信息安全中最重要的部分。生產(chǎn)控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的生產(chǎn)控制部門(mén)，相對(duì)獨(dú)立于電力系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)。目前，我們所研究的生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要包括變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、電力調(diào)度自動(dòng)化和微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)以及SCADA系統(tǒng)等。

IEC61850作為一種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，它主要是以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為基礎(chǔ)的變電站自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，但這一標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)安全問(wèn)題作出任何說(shuō)明。以這一標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的權(quán)限管理和公鑰等基礎(chǔ)設(shè)施，在國(guó)內(nèi)的電力企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，它有效結(jié)合了角色訪(fǎng)問(wèn)控制記錄，創(chuàng)建了用于解決身份認(rèn)證和訪(fǎng)問(wèn)控制問(wèn)題的有效解決方法。在解決控制中心的信息完整性和身份認(rèn)證以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的變電站IED問(wèn)題時(shí)，數(shù)字簽名技術(shù)就提出了完美的解決思路。以口令來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的IED身份，能較為有效的滿(mǎn)足通信安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證和電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全的需求。通過(guò)研究和分析分布式系統(tǒng)的脆弱性，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提出了切實(shí)有效地變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)脆弱性評(píng)估方法，以對(duì)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行量化，為有效制定信息安全策略提供切實(shí)可行的參考依據(jù)。

電力監(jiān)控和自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站以及電廠(chǎng)等網(wǎng)絡(luò)和各實(shí)體之間已通過(guò)微機(jī)保護(hù)的方式有效實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)，這樣調(diào)試和運(yùn)行人員以及系統(tǒng)生產(chǎn)商等都能夠訪(fǎng)問(wèn)微機(jī)數(shù)據(jù)，這種情況下就極易造成信息安全問(wèn)題。對(duì)于這種問(wèn)題，可通過(guò)設(shè)置局域網(wǎng)、訪(fǎng)問(wèn)控制等方式來(lái)進(jìn)行信息安全保護(hù)。此外，還能通過(guò)分析同一變電站電壓、電流的數(shù)據(jù)，來(lái)確定出問(wèn)題出現(xiàn)的原因，看是惡意攻擊還是系統(tǒng)真正的運(yùn)行故障。

3.2基于行政管理系統(tǒng)的信息安全研究

行政管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)和其他系統(tǒng)架構(gòu)基本上是一致的，行政管理系統(tǒng)主要是管理電力企業(yè)的日常事務(wù)，在進(jìn)行信息安全防護(hù)措施的使用時(shí)，與其他系統(tǒng)之間存在著許多的相似之處。

我們所研究的行政管理系統(tǒng)信息安全主要包括兩個(gè)方面，即：文檔可信傳輸和訪(fǎng)問(wèn)控制。在進(jìn)行變電站的重要文檔（操作票）傳輸時(shí)，必須采用具有較高安全性的方式來(lái)進(jìn)行。使用公鑰算法來(lái)對(duì)文檔進(jìn)行電子簽名，以確保傳遞文檔的安全性;在進(jìn)行存檔時(shí)，要將文檔和簽名一并存檔，在應(yīng)用這一方案時(shí)要支持公鑰基礎(chǔ)設(shè)施。此外，還有一種比較安全的傳輸技術(shù)就是數(shù)字水印技術(shù)，通過(guò)信號(hào)處理法將較為隱蔽的標(biāo)志嵌入多媒體數(shù)據(jù)中，這樣就能有效保障收發(fā)電力文檔雙方身份的可靠性。同時(shí)，這一技術(shù)還成功完成了對(duì)文檔真實(shí)性和完整性的檢查。

3.3基于市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的信息安全研究

目前，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)接入到互聯(lián)網(wǎng)中的大多是B/S結(jié)構(gòu)，主要采用的是HTTP傳輸協(xié)議，這極易受到攻擊。在進(jìn)行市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的信息安全管理時(shí)，可以采用SSL協(xié)議，它不僅能很好的抵抗外來(lái)攻擊，而且可以和各種以TCP/IP為基礎(chǔ)的應(yīng)用兼容。

3.4互聯(lián)環(huán)境中電力信息系統(tǒng)的安全研究

研究表明：要想有效保障互聯(lián)電力系統(tǒng)信息的安全性就必須從容入侵、網(wǎng)絡(luò)安全以及安全體系設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行控制。目前需要解決的主要問(wèn)題就是有效明確安全體系的安全需求、將安全需求映射為安全體系、根據(jù)安全策略來(lái)獲取安全需求等諸多問(wèn)題。

4" 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)作為國(guó)家不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，對(duì)電力系統(tǒng)信息安全的管理和研究也更加深入，有效促進(jìn)了我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步;電力系統(tǒng)的信息安全研究對(duì)電力的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義，是一個(gè)極有發(fā)展前景的研究課題。

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