面向電網Web應用的網絡安全防護分析

李暖暖，呂 卓，陳 岑，蔡軍飛

（國網河南省電力公司電力科學研究院，河南 鄭州 450052）

0 引 言

隨著信息技術的不斷發展，Web應用已成為各類媒體信息發布與交換的重要平臺。現代電力企業網絡基礎設施日益完善，已建成生產、調度和營銷等不同類型的信息系統，企業信息化水平達到空前高度，為電力系統的優質、高效與經濟運行提供重要保證。在電力信息系統的信息共享與協作方面，我國已基本實現互聯互通，基于Web技術的應用系統在國網公司范圍內得到大面積推廣。然而，Web技術的普及使非法者有機可趁，他們運用多種攻擊技術在網絡空間攻擊電力信息系統，破壞電力系統的信息安全，甚至借此為“跳板”，影響電力監控系統的可靠運行，導致系統震蕩甚至大范圍停電。因此，做好電網Web應用安全防護具有極強的現實意義[1]。

1 傳統Web應用安全防護技術

傳統網絡系統為滿足高性能、高可靠性和低制造成本要求，呈現出靜態、同質和確定的特點，因此,傳統網絡安全防御的主要精力集中在消滅脆弱性和縮小攻擊面。傳統Web應用安全防護，主要通過部署防御產品、升級防御技術等方式實現，其主要特點是在攻擊發生后，可通過分析攻擊行為特征與病毒代碼提出針對性的防御措施，并采用打補丁與軟件升級方式減少軟硬件漏洞。

然而，網絡攻防的成本是非對稱的，且有利于攻擊方。傳統Web應用安全防護無法有效抵御系統未知軟硬件漏洞、潛在后門和智能化滲透式的網絡入侵，必須以指數級增長的成本保護包含多種未知脆弱性的復雜系統，而攻擊方卻僅僅需要找到一個或幾個可供利用的脆弱性便可攻陷該系統。現有的Web應用安全防護方法難以有效支撐電網Web應用與電網Web應用系統的復雜架構、高性能、高安全性和高可靠性需求。同時，電力Web應用系統在實時數據發布、矢量化圖形展現以及會話維持方面與傳統商業Web系統存在較大差異，在網絡攻擊行為方面也有所不同，現有的網絡攻擊機理研究，并不完全適用于電網Web應用業務的安全防護。因此，在電網Web應用數量多且結構復雜，電網Web信息系統面臨的安全威脅種類繁雜的背景下，電網Web應用的聯動防御能力不足，亟需樹立動態且綜合的防御理念，針對電網Web應用的安全防護開展研究。

2 面向電網Web應用的網絡安全分析與防御方法

結合電網Web應用的運行特點，運用模糊測試工具構建安全分析模型來實現對電網Web應用網絡的安全分析與評估，并基于攻擊鏈技術展開對電網Web應用防護體系安全性的探討，支撐高安全性電網Web應用防御能力的構建，為動態且綜合防御技術研究的開展奠定基礎。

2.1 電網Web信息系統運行的安全威脅

電網Web信息系統面臨的威脅種類繁多且威脅程度層次不齊。為實現對電網Web信息系統的安全威脅分析，首先需將信息系統面臨的安全威脅（如APT攻擊、SQL注入、跨站腳本攻擊、安全漏洞、安全后門以及非安全對象引用等）按照所屬類型進行分類，然后針對各類威脅危害程度、發生概率以及威脅發生后可以進行補救的概率對各類威脅進行分級，在分類分級完成后，運用模糊測試工具構建針對電網web信息系統的安全分析模型，以此實現對Web應用網絡的安全分析和評估。通用的Web模糊測試工具結構主要包括目標獲取與識別、模糊測試向量生成、模糊測試執行主體、異常監控以及日志分析。最后要依據安全分析模型，形成針對電網Web應用的安全分析框架[2-3]。

2.2 基于攻擊鏈的電網Web應用防護體系安全分析

由于電網Web應用實際網絡的復雜性，往往存在如下問題：（1）網絡攻擊者能夠將組件操作系統中的某個脆弱性，躍遷至其他組件的脆弱性，威脅電力系統的安全生產；（2）修復網絡系統的脆弱性需要付出一定的代價，如犧牲網絡系統短時間內的可用性，但這通常是不被允許的，因此需要兼顧安全性與可用性，以最小的代價實現網絡安全。

上述問題實際是電網Web應用中的多目標聯動問題，而要實現多目標的聯動防御，需對網絡攻擊執行建模，通過對整個網絡的綜合分析，得出各脆弱性之間的關系，掌握攻擊者利用網絡中單個脆弱性對網絡系統進行目標導向的滲透過程，且要根據攻擊者的攻擊路徑，有效評估攻擊引起的直接和間接的網絡安全影響。常見的攻擊建模技術有攻擊樹和攻擊圖兩種。利用攻擊樹可對復雜的攻擊場景進行建模,能夠結合專家頭腦風暴法將產生的結果融合到攻擊樹中。而利用攻擊圖技術可以分析脆弱性彼此間的利用依賴關系和攻擊者對控制網絡的攻擊策略，并依賴對攻擊者攻擊收益等值的計算，確定攻擊者的最佳攻擊目標及其對應的攻擊路徑，找到最需要加固的脆弱點，為網絡安全管理人員進行有效的安全防御提供依據。

在網絡入侵攻擊時序邏輯圖基礎上，應結合具體的網絡環境，分析攻擊步驟的依賴前提和后續影響，研究網絡入侵的攻擊樹和攻擊圖自動生成算法。對于多層次信息系統，先建立子系統攻擊樹和攻擊圖模型，然后研究利用攻擊依賴關系的攻擊樹和攻擊圖合并算法，生成多層次系統的整體攻擊樹和攻擊圖模型，并結合攻擊樹或攻擊圖信息，從意圖實現后產生的后果、意圖的作用點和意圖實現后的破壞影響度等維度對入侵意圖進行分類，研究攻擊步驟推導和入侵意圖識別分析技術。此外，要基于攻擊步驟的產生概率，研究構建概率攻擊圖，為攻擊入侵預警和防御提供技術支撐。

3 結 論

針對電網Web應用安全防護現狀以及面臨的問題，強化安全防護意識從被動防御到主動防御的轉變，是適應“兩化”融合條件下工控信息安全發展趨勢的必要舉措。通過面向電網Web應用的網絡威脅與防護體系安全性分析，可為構建電網安全穩定的運行環境提供理論依據。