現代電力通信網的安全防護措施研究

摘要：隨著信息技術的快速發展，電力系統逐漸走向自動化和智能化。然而，電力系統的信息通信網絡安全問題也變得更加突出。信息通信網絡作為電力系統的神經系統，負責傳輸和處理關鍵信息，如實時監測數據、控制命令和故障診斷等。因此，保護電力系統信息通信網絡的安全性至關重要。本文概述了電力系統信息通信網絡的高可靠性、實時性、安全性和大容量需求的特點，并分析了網絡安全對數據保護、防止信息泄露及攻擊防范的重要性，供相關人員參考。

關鍵詞：現代電力通信網；安全防護；方法策略

一、引言

信息技術的創新發展，為電力系統的完善提供了根本支撐，且信息技術在電力系統運行中的應用，能有效提高電力能源的生產質量。但同時，電力系統的網絡安全也一直是一個不可規避的問題，它將嚴重影響電力系統的安全穩定運行。基于此，本文主要針對當前電力系統信息通信網絡安全的問題進行分析，并且提出防護措施，希望能夠提供一定的參考。

二、電力系統信息通信網絡的基本特點

電力系統信息通信網絡是指為電力系統的運行和管理提供數據傳輸、通信和控制支持的網絡。

（一）高可靠性

電力系統是一個關乎國家經濟和人民生活安全的核心基礎設施，因此其信息通信網絡必須具備高可靠性。這意味著網絡應具備充分的冗余設計，能夠在設備故障或鏈路中斷等情況下仍能正常運行，并及時恢復服務。

（二）實時性要求高

電力系統需要對實時數據進行采集、傳輸和處理，包括電力負荷、發電機狀態、線路狀態等。因此，電力系統信息通信網絡需要提供低延遲的數據傳輸，以滿足其對實時性的要求[1]。

（三）安全性要求高

電力系統信息通信網絡涉及大量敏感數據，如發電機運行參數、電力負荷調度等。因此，網絡必須具備保密性、完整性和可用性等安全特性，防范數據泄露、篡改和拒絕服務等安全威脅。

（四）大容量需求

電力系統中的數據量非常龐大，包括監測數據、調度命令、告警信息等。因此，電力系統信息通信網絡需要提供足夠的帶寬和存儲能力，以支持大規模的數據傳輸和存儲需求。

三、網絡安全防護對電力系統信息的作用

（一）保護數據安全

電力系統信息中包含大量敏感數據，如發電機、輸配電設備狀態數據、負荷和電能計量數據等。網絡安全防護措施可以確保這些數據在傳輸和存儲的過程中不被未經授權的人員訪問、竊取或篡改。

（二）防止信息泄露

電力系統的信息通信網絡可能會成為黑客攻擊的目標，他們可能試圖獲取關鍵信息，如電網拓撲結構、運行策略等。網絡安全防護可以防止這些機密信息外泄，保護電力系統的商業秘密和國家安全。

（三）防范網絡攻擊

電力系統信息通信網絡面臨各種網絡攻擊，如惡意軟件、病毒、勒索軟件、拒絕服務（DDoS）等。網絡安全防護可以通過防火墻、入侵檢測和防御系統等技術手段，及時發現和阻止這些攻擊，保障電力系統的正常運行[2]。

（四）提高網絡可靠性

電力系統信息通信網絡的可靠性對電力系統的運行至關重要。通過采用冗余設計、備份和恢復機制等網絡安全防護措施，可以提高網絡的可用性和穩定性，減少網絡故障造成的停電和損失。

四、電力通信網絡安全風險

（一）網絡攻擊

網絡攻擊是最常見的電力系統信息通信網絡安全威脅之一。黑客可以利用漏洞和弱點，通過惡意軟件、病毒、勒索軟件等方式入侵電力系統網絡，竊取敏感數據或干擾系統運行。

（二）身份認證和訪問控制漏洞

如果電力系統信息通信網絡存在身份認證和訪問控制方面的漏洞，未經授權的用戶可能獲得訪問權限，并對系統執行篡改、破壞等惡意操作。此外，被盜用的憑證和密碼也可能導致未經授權的訪問。

（三）弱密碼和默認配置

弱密碼和默認配置是電力系統信息通信網絡的安全漏洞之一。如果管理員或用戶使用容易猜測的密碼或者未更改默認配置，黑客可以輕易獲得對網絡設備和系統的控制權。

（四）物理安全漏洞

電力系統信息通信網絡的設備面臨物理攻擊的風險。攻擊者可能對服務器、網絡設備或通信線路進行損壞、破壞或拆除，導致系統癱瘓或數據丟失。

（五）數據泄露和隱私問題

電力系統信息通信網絡中包含大量敏感數據，如用戶個人信息、電力負荷調度數據等。如果這些數據泄露，將對用戶隱私權產生嚴重影響，這些數據可能被用于非法活動或詐騙行為。

五、電力通信網絡安全防護措施

為了保護電力系統信息通信網絡的安全，需要采取一系列安全防護措施。以下是一些常見的電力系統信息通信網絡安全防護措施。

（一）網絡訪問控制

1.強化身份認證機制

強化身份認證機制是確保用戶身份合法性的關鍵措施。傳統的用戶名和密碼認證方式已經不再足夠安全，因此需要引入多因素身份驗證和雙重認證等技術來增強身份驗證的安全性。一些常見的強化身份認證機制包括：第一，多因素身份驗證。在用戶登錄過程中，要求其提供多種不同類型的身份驗證因素，如密碼、指紋、動態令牌等。這樣可以提升攻擊者破解用戶身份的難度；第二，雙重認證。除了使用用戶名和密碼進行身份驗證外，還要求用戶提供其他額外的身份信息，如通過手機短信驗證碼或移動應用程序生成一次性密碼（OTP）進行驗證。這樣即使黑客獲得了用戶名和密碼，也無法輕易登錄系統[3]；第三，生物特征識別。可以利用生物特征（如指紋、虹膜、面部識別等）對用戶進行身份認證。生物特征是獨一無二的，可以提供更高級別的安全保障。

2.分段網絡

分段網絡是將電力系統信息通信網絡劃分為多個子網，并實施嚴格的網絡隔離，以減少攻擊面。通過分段網絡可以將不同的功能模塊或系統隔離開來，極大增加了黑客難以跨越不跨越子網進行攻擊的難度。其中包括：第一，邏輯隔離：將電力系統信息通信網絡劃分為多個邏輯上隔離的區域，每個區域擁有獨立的網絡設備和專屬的IP地址范圍。這樣即使一個區域受到攻擊，也不會對整個系統造成災難性影響；第二，網絡隔離。利用防火墻、路由器等網絡設備進行網絡隔離，限制不同子網之間的通信。這種做法只允許經過授權的用戶或系統在不同子網之間進行通信，降低了潛在攻擊者獲取系統控制權的可能性；第三，DMZ設置。在分段網絡中，設置一個稱為“反向代理”或“前置服務器”的特殊區域（DMZ），用于承載外部與內部網絡之間的公共服務，如Web服務器、FTP服務器等。通過將這些公共服務與內部網絡隔離開來，可以最大限度降低外部攻擊對整個網絡的影響。

（二）數據加密和傳輸保護

1.使用強加密算法

強加密算法是保護敏感數據的關鍵手段，能夠防止未經授權的訪問者獲取敏感信息。加密是將原始數據轉換為不可讀的密文，只有具有正確密鑰的接收方才能解密并還原回原始數據。以下是一些常見的強加密算法：第一，對稱加密算法。該算法使用相同的密鑰對數據進行加密和解密。常見的對稱加密算法有AES（高級加密標準）、DES（數據加密標準）和3DES（三重DES）等，它們在各種應用中都被廣泛使用；第二，非對稱加密算法。該算法使用一對密鑰，即公鑰和私鑰，來進行加密和解密。公鑰可以公開分享給其他人，私鑰則必須保密。常見的非對稱加密算法有RSA、DSA和ECC等，它們在數字簽名和密鑰交換等場景下使用廣泛；第三，哈希函數。該函數的作用是將任意長度的數據轉換為固定長度的哈希值。常見的哈希函數有MD5、SHA-1和SHA-256等，它們通常用于驗證數據的完整性，如在數字簽名中使用[4]。

2.虛擬專用網絡（VPN）

第一，VPN通過建立加密隧道來保護遠程訪問和數據傳輸的安全性，使用戶可以通過公共互聯網安全訪問電力系統信息通信網絡，并確保數據傳輸的私密性和機密性；第二，數據加密。VPN使用加密算法對傳輸的數據進行加密，使其在互聯網上傳輸時無法被黑客竊取或篡改；第三，遠程訪問。用戶可以通過VPN連接電力系統信息通信網絡，實現遠程訪問，并能夠像內部員工一樣安全訪問系統資源和數據；第四，匿名性。VPN還可以隱藏用戶的真實IP地址，增加其匿名性，提高數據傳輸的安全性和隱私保護。

（三）惡意軟件防護

1.安裝防病毒軟件和防惡意軟件工具

安裝的防病毒軟件和防惡意軟件工具是保護電力系統信息通信網絡免受惡意軟件侵害的重要步驟。這些工具可以實時監測和掃描終端設備上的文件和網絡流量，并檢測和清除潛在惡意軟件。以下是一些注意事項：第一，及時更新。務必確保防病毒軟件和防惡意軟件工具處于最新狀態，以便獲取最新的病毒定義庫和惡意軟件特征庫，從而能夠及時識別和阻止最新的威脅；第二，實時保護。啟用實時監控功能，對正在執行的程序、下載的文件和訪問的網站進行持續檢測，以防止惡意軟件對系統的侵害；第三，自動掃描。設置定期自動掃描計劃，全面檢查系統文件、應用程序和郵件附件等，確保能夠及時發現和清除潛在的惡意軟件。

2.策略限制

通過策略限制，降低電力系統信息通信網絡中終端設備運行未授權軟件所帶來的惡意軟件風險。以下是一些可行的策略限制措施：第一，應用白名單。定義允許運行的授權應用程序列表，并限制其他未授權的軟件執行。這樣可以降低遭遇未知或潛在惡意軟件的風險；第二，權限管理。為用戶分配適當的系統和文件訪問權限，確保只有經過授權的用戶才能進行關鍵操作，從而減少惡意軟件的傳播和潛在危害；第三，教育培訓。定期開展安全意識教育培訓，提高員工對惡意軟件的識別和防范能力。員工應知曉不點擊可疑鏈接、打開未知附件等基本安全原則。

（四）強化物理安全

在電力通信網絡安全防護中，強化物理安全是至關重要的一環。然而，當前存在的問題包括現有通信網絡網架結構老舊、架構不合理，冗余能力不足，重要節點承載壓力大。這些因素導致了網絡存在薄弱點，需要針對這些問題采取相關防護措施。

首先，控制訪問。控制訪問是限制電力系統信息通信網絡設備的物理訪問權限，確保只有經過授權的人員可以接觸和操作這些設備。針對現有通信網絡網架老舊的問題，可以采取以下措施：第一，門禁系統。安裝門禁系統，使用刷卡、指紋識別或其他身份驗證方式來限制進入機房、服務器房等關鍵區域，避免沒有經過授權的人員進出；第二，訪客登記。建立訪客登記制度，要求訪客在進入關鍵區域之前進行身份核實，并由授權人員陪同，從而保證訪客不會擅自接觸相關網絡設備；第三，安全標識。設置清晰可見的安全標識，包括警示標志、禁止通行標識和安全規定提示等，以增加人員對物理安全的意識和遵守程度，降低意外出現的概率。

其次，監控和報警。對于網絡架構不合理以及冗余能力低下的問題，可借助監控以及報警系統來加強對關鍵區域的監控。第一，安全攝像頭。安裝攝像頭以監控關鍵區域，并確保錄像數據的備份和存儲，以便需要時進行調查和審計，增強對關鍵節點的監控水平；第二，入侵檢測系統。部署入侵檢測系統來監測任何未經授權的物理入侵行為，如非法闖入或設備操縱等，第一時間發現并解決潛在安全隱患；第三，報警系統。配置報警裝置，如聲音警報、短信通知或電子郵件警報，一旦發現異常活動或入侵嘗試即時通知相關人員，加強對網絡安全事件的響應和處理能力。

最后，安全設施。為了應對重要節點承載壓力大的問題，需要加強對關鍵設施的安全保護，如防火墻、UPS電源及滅火系統等：第一，防火墻。安裝防火墻來限制對網絡的未經授權訪問，并監測和阻止惡意流量的傳輸，確保網絡數據的安全性及完整性；第二，UPS電源。使用不間斷電源（UPS）系統，旨在保障電力穩定性和提供額外的備份，確保關鍵設備在停電或電力故障時能夠繼續運行，避免由于電力故障而致使服務中斷；第三，滅火系統。安裝自動滅火系統和火災報警器，及時檢測和應對機房內的火災威脅，降低火災對設備和數據的損害，保證網絡設備及數據安全[5]。

（五）提高人員操作能力

首先，提高電力系統網絡安全管理員的管理意識。在國內電力系統中，網絡安全系統的正常運行維護與電力系統網絡安全保護管理和監督工作水平有著不可分割的聯系。為此，電力系統網絡安全運行維護人員必須不斷提高網絡安全管理意識。通過不斷更新自身知識結構，強化網絡安全管理理念和理論知識，將網絡安全管理理念和新技術應用于安全管理工作實踐。與此同時，電力部門管理層必須認識到，國內電力系統的運行要求和網絡安全保護水平要求存在顯著差異，因此，有必要提高運維人員的網絡維護安全意識，最大限度提高國家對電力系統網絡安全維護工作的資金和技術支持。此外，電力系統網絡安全管理工作與精通網絡安全管理技術的優秀人員之間也有密切關系。因此，電力系統管理員應加強對高質量網絡安全管理人員的培訓，聘請高素質網絡安全管理技術人員，拓寬網絡安全技術人員的培訓渠道，提升網絡安全人員的專業素質。

六、結束語

綜上所述，目前的電力系統信息通信網絡還存在許多安全問題和缺陷，這對整個電力通信網的穩定運行造成了很大影響，必須采取相關措施加以改進和升級維護，以確保電力系統的信息通信網絡能夠更加安全、順暢地實現運行。

作者單位：趙東升 趙旭升 彭玉清 甘肅電力科學研究院技術中心有限公司

參考文獻

[1]周信行，張佳祺，羅智慧，等.電力通信自動化信息安全漏洞及防范措施研究[J].電子測試，2022，36（06）：110-112.

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[4]趙成文，李魁雨，張少波.電力通信自動化信息安全漏洞及防范措施[J].電子世界，2019（21）：69-70.

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