電力系統(tǒng)外網(wǎng)一種控制個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入實(shí)現(xiàn)

母繼元

(廣元電業(yè)局，四川 廣元 628000)

隨著電力系統(tǒng)信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，隨之而來的各種安全問題也日漸突出，尤其是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的接入計(jì)算機(jī)或接入設(shè)備往往成為威脅的源頭。目前電力系統(tǒng)外網(wǎng)管理中較為普遍的安全問題包括:①無法發(fā)現(xiàn)是否有非法用戶進(jìn)入外網(wǎng)占用網(wǎng)絡(luò)資源;②無法對(duì)入網(wǎng)人員進(jìn)行身份驗(yàn)證，進(jìn)而無法統(tǒng)計(jì)入網(wǎng)的員工數(shù)量和每日的來賓數(shù)量;③無法控制來賓用戶的訪問權(quán)限;④無法要求所有終端遵守電力系統(tǒng)外網(wǎng)管理的基本安全規(guī)范，如安裝殺毒軟件、必須運(yùn)行某些程序，必須更新windows操作系統(tǒng)補(bǔ)丁等。

為了解決上述問題，在部分電力系統(tǒng)中目前采用了較為流行的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制(network access control，NAC)來防止非法用戶入網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制方案可以只允許合法的、值得信任的端點(diǎn)設(shè)備(例如PC、筆記本)接入網(wǎng)絡(luò)，而不允許其它不符合要求(未通過認(rèn)證、安全性不符合要求等)的設(shè)備接入。但隨著消費(fèi)化電子浪潮的影響，在電力系統(tǒng)內(nèi)購買和擁有最新型的個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的趨勢(bring your own device，BYOD)日益增長，包括 iphone、ipad、android等各種系統(tǒng)都已經(jīng)頻繁出現(xiàn)在電力系統(tǒng)外網(wǎng)的日常接入中，在這樣的新形勢下，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入技術(shù)由于響應(yīng)速度慢或者需要安裝客戶端等問題已經(jīng)無法滿足日益發(fā)展的安全需要。通過傳統(tǒng)準(zhǔn)入方式與四川廣元電力所采用的一種新型準(zhǔn)入平臺(tái)的比較，希望能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)外網(wǎng)個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的管理提供一種更具通用性、更有效的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入實(shí)現(xiàn)方法。

1 電力系統(tǒng)外網(wǎng)傳統(tǒng)準(zhǔn)入控制方式的弊端

目前電力系統(tǒng)外網(wǎng)中比較常見的防止非法接入的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入方式有如下兩種。

傳統(tǒng)技術(shù)1:DHCP結(jié)合IP－mac綁定的控制方案

由于在電力系統(tǒng)外網(wǎng)中大量采用了DHCP的IP地址分配方式，因此較多單位在初期考慮實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)入控制的時(shí)候也是以DHCP為出發(fā)點(diǎn)的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中假設(shè)好了DHCP服務(wù)器后，可以依據(jù)入網(wǎng)的mac地址來自動(dòng)分配IP，而為了防止私自更改IP及網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)非法的mac地址接入，則需要借助交換設(shè)備已有的一些安全屬性如DHCP snooping和DAI(dynamic arp inspection)來實(shí)現(xiàn)IP－mac綁定。而采用DHCP結(jié)合IP－mac綁定的控制方式，其本質(zhì)是基于mac地址也即是設(shè)備硬件地址的，對(duì)于目前電力系統(tǒng)外網(wǎng)的安全接入規(guī)范要求以及個(gè)人移動(dòng)設(shè)備接入的管理而言，具有較多的安全管理弊端。

1)沒有對(duì)使用設(shè)備的人員進(jìn)行身份認(rèn)證的步驟;

2)命令配置量過多，對(duì)技術(shù)運(yùn)行維護(hù)人員的要求較高，網(wǎng)絡(luò)中很多早期的交換設(shè)備并不支持DAI技術(shù)，在實(shí)際使用中的適應(yīng)性和可推廣性較差;

3)對(duì)于外來需要入網(wǎng)的移動(dòng)設(shè)備，比如來賓設(shè)備或員工自帶的移動(dòng)設(shè)備(BYOD)，無法預(yù)先做到mac綁定，因此很難快速響應(yīng)入網(wǎng)請(qǐng)求，這就極大地影響了工作業(yè)務(wù)的開展，很多電力單位因?yàn)檫@個(gè)原因停用了DHCP結(jié)合IP－mac綁定的準(zhǔn)入;

4)由于全部管理都是采用交換機(jī)靜態(tài)命令行的方式進(jìn)行配置的，在大量個(gè)人設(shè)備經(jīng)常性移動(dòng)辦公或入網(wǎng)的情況下，無法預(yù)先靈活地設(shè)置例外設(shè)備，或依據(jù)權(quán)限或用戶的變化自動(dòng)調(diào)整安全策略，telnet到交換設(shè)備進(jìn)行變更時(shí)響應(yīng)的效率非常低。

5)整個(gè)技術(shù)本身并沒有提供進(jìn)行設(shè)備安全性檢查的實(shí)現(xiàn)方法，這一點(diǎn)就容易導(dǎo)致很嚴(yán)重的潛在安全漏洞，對(duì)于電力系統(tǒng)外網(wǎng)用戶而言，由于大部分的設(shè)備都是與公網(wǎng)直接相聯(lián)的，尤其是在大量個(gè)人移動(dòng)設(shè)備入網(wǎng)的情況下，安全性一旦無法得到有效評(píng)估，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的安全管理將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

傳統(tǒng)技術(shù)2:標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1x方案

802.1x稱為基于端口的訪問控制協(xié)議(portbased network access control protocol)，IEEE 802.1x技術(shù)由于是國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此大部分的主流廠商接入層交換機(jī)都能夠予以支持，并且在目前的電力系統(tǒng)外網(wǎng)中也得到了部分應(yīng)用，但隨著安全趨勢的不斷發(fā)展，802.1x體系也逐漸顯示出了無法滿足個(gè)人移動(dòng)設(shè)備逐漸增多的安全管理問題。

1)安裝客戶端軟件來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)入控制的方式在應(yīng)對(duì)個(gè)人移動(dòng)設(shè)備接入時(shí)可用性差，基本上沒有可操作性;

2)電力系統(tǒng)外網(wǎng)在很多單位都存在hub接入的問題，但是由于交換機(jī)設(shè)備對(duì)802.1x支持的固有特性，大部分單位無法做到802.1x與hub接入共存;

3)命令配置量過多，每臺(tái)交換機(jī)上的配置量比前一種傳統(tǒng)準(zhǔn)入技術(shù)還要多，對(duì)技術(shù)運(yùn)行維護(hù)人員的要求較高;

4)無法預(yù)先靈活地設(shè)置例外設(shè)備，或臨時(shí)調(diào)整安全策略。在個(gè)人移動(dòng)設(shè)備經(jīng)常性移動(dòng)辦公或入網(wǎng)的情況下，無法依據(jù)需要對(duì)特殊設(shè)備臨時(shí)放開802.1x端口，任何人、任何設(shè)備都必須安裝客戶端、必須認(rèn)證的管理策略在眾多個(gè)人移動(dòng)設(shè)備入網(wǎng)的環(huán)境下很難真正應(yīng)用起來。

5)與第一種傳統(tǒng)準(zhǔn)入技術(shù)相似的是，整個(gè)802.1x技術(shù)本身并沒有提供具體的進(jìn)行設(shè)備安全性檢查的實(shí)現(xiàn)方法，同樣容易導(dǎo)致很嚴(yán)重的潛在安全漏洞。

綜上所述，在當(dāng)前多樣復(fù)雜的電力系統(tǒng)外網(wǎng)接入環(huán)境中，有必要采用更新型的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入實(shí)現(xiàn)來解決大量個(gè)人移動(dòng)設(shè)備接入的問題。

2 一種新型準(zhǔn)入控制方式在電力系統(tǒng)外網(wǎng)的應(yīng)用

依據(jù)目前在四川廣元電力公司外網(wǎng)中采用的部署實(shí)例(如圖1所示)，可以提供一種更有效的新型準(zhǔn)入控制實(shí)現(xiàn)，并更好地滿足當(dāng)下電力系統(tǒng)外網(wǎng)接入的特點(diǎn)。

圖1 四川廣元電力外網(wǎng)準(zhǔn)入部署示意圖

在該準(zhǔn)入部署方式中，采用了杭州盈高科技有限公司的準(zhǔn)入平臺(tái)ASM(入網(wǎng)規(guī)范管理系統(tǒng))，準(zhǔn)入設(shè)備ASM采用旁路方式接入到電力外網(wǎng)核心交換機(jī)上，并且在核心交換機(jī)上利用通用的策略路由(PBR)來實(shí)現(xiàn)3層引流。

(1)廣元電力外網(wǎng)準(zhǔn)入方案的實(shí)現(xiàn)方法

策略路由PBR由于位于IP層，在做IP轉(zhuǎn)發(fā)前，如果報(bào)文命中某個(gè)策略路由對(duì)應(yīng)的規(guī)則，則要進(jìn)行相應(yīng)的策略路由的動(dòng)作。在廣元電力中采用的基于策略路由PBR的準(zhǔn)入方案是在核心交換機(jī)上利用ACL捕獲所有訪問核心業(yè)務(wù)服務(wù)器以及外網(wǎng)的無差別數(shù)據(jù)流量，并通過已經(jīng)配置好的route－map將捕獲的流量引入網(wǎng)絡(luò)中的ASM準(zhǔn)入設(shè)備，最終由ASM準(zhǔn)入設(shè)備來控制所有需要訪問核心交換機(jī)后資源的數(shù)據(jù)流量，采用web重定向的方式推送認(rèn)證和安全檢查頁面到用戶的接入設(shè)備上。這種對(duì)于無差別流量的控制，其設(shè)計(jì)思路就在于各種個(gè)人移動(dòng)設(shè)備，不管是iphone、ipad還是android等非windows系統(tǒng)都自帶了web瀏覽器，能夠支持http協(xié)議，因此實(shí)現(xiàn)了既不需要安裝客戶端，又能夠保證身份認(rèn)證和安全檢查的雙重保護(hù)目的。

(2)廣元電力外網(wǎng)準(zhǔn)入方案的管理流程

①各種個(gè)人移動(dòng)設(shè)備及內(nèi)部臺(tái)式機(jī)在接入外網(wǎng)時(shí)，自動(dòng)在web頁面上獲得入網(wǎng)的提示，并且必須通過管理員的審核;

②各種個(gè)人移動(dòng)設(shè)備及內(nèi)部臺(tái)式機(jī)在web頁面上進(jìn)行身份認(rèn)證，可以設(shè)置來賓設(shè)備或特殊設(shè)備不需要進(jìn)行身份認(rèn)證，但只授予有限訪問區(qū);

③可以在接入設(shè)備入網(wǎng)前檢查其是否安裝殺毒軟件、是否運(yùn)行了必須的程序，以及是否更新了系統(tǒng)補(bǔ)丁(windows設(shè)備);

④入網(wǎng)后能夠依據(jù)用戶的認(rèn)證角色派發(fā)其訪問權(quán)限，例如只能訪問特定服務(wù)器，非管理員允許不能訪問其他網(wǎng)絡(luò)資源。

(3)廣元電力外網(wǎng)準(zhǔn)入方案的應(yīng)用效果

廣元電力中利用ASM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)入控制方案，能夠很好地區(qū)分外網(wǎng)中來自不同部門的終端設(shè)備及來賓設(shè)備，并能夠針對(duì)iphone、ipad、android等非windows系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面的身份認(rèn)證和訪問權(quán)限控制，禁止所有非法外來設(shè)備接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，使電力系統(tǒng)外網(wǎng)的安全管理制度得到了有效落實(shí)。同時(shí)，外網(wǎng)的管理員能夠及時(shí)了解新設(shè)備的入網(wǎng)情況，并控制各個(gè)部門以及來賓用戶的訪問權(quán)限，有效落實(shí)了電力系統(tǒng)外網(wǎng)的安全管理規(guī)范，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的許多安全風(fēng)險(xiǎn)都進(jìn)行了預(yù)防和告警，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供了十分有效的安全支撐。

(4)新技術(shù)在電力系統(tǒng)外網(wǎng)接入中的應(yīng)用優(yōu)勢

依據(jù)對(duì)廣元電力外網(wǎng)準(zhǔn)入方案的分析，可以看到該新型準(zhǔn)入控制方案對(duì)其他電力系統(tǒng)外網(wǎng)移動(dòng)設(shè)備接入管理的建設(shè)具有很高的參考價(jià)值，有如下優(yōu)勢。

①完全不需要安裝客戶端軟件。由于該方案中的認(rèn)證是通過web重定向?qū)崿F(xiàn)的，因此全部的認(rèn)證過程都只需要接入設(shè)備有支持http協(xié)議的瀏覽器即可，在這種情況下，目前電力系統(tǒng)外網(wǎng)中接入的iphone、ipad、android等非 windows系統(tǒng)都可以有效地利用自帶的各種瀏覽器來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)認(rèn)證，入網(wǎng)快速，完全不需要管理員額外的干預(yù)，能夠節(jié)約外網(wǎng)管理員的大量時(shí)間和人力成本，更符合新形勢下電力系統(tǒng)外網(wǎng)個(gè)人移動(dòng)設(shè)備接入管理的需要;

②由于策略路由技術(shù)是基于三層交換的，因此不會(huì)與接入層的hub連接產(chǎn)生沖突，電力系統(tǒng)外網(wǎng)中已有的hub設(shè)備可以與準(zhǔn)入平臺(tái)共存，更有利于準(zhǔn)入管理的推廣，整個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)也更貼近實(shí)際情況，在目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下更為實(shí)用;

③命令配置量極少，只需要在核心交換機(jī)上配置策略路由即可。對(duì)于目前電力系統(tǒng)分布較為廣泛的外部網(wǎng)絡(luò)而言，可以節(jié)省大量的配置和實(shí)施工作量。

④在該方案中，可以非常靈活的通過ACL來控制哪些終端需要受管理，哪些終端是可以例外的，外網(wǎng)管理員可以實(shí)現(xiàn)非常靈活的管理效果，比如對(duì)內(nèi)部員工機(jī)器進(jìn)行較為嚴(yán)格的限制，而對(duì)部分特殊機(jī)器放開網(wǎng)絡(luò);

⑤可以靈活地在web頁面就實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的安全狀況檢查，這一點(diǎn)完全彌補(bǔ)了電力系統(tǒng)中已有的傳統(tǒng)準(zhǔn)入技術(shù)重認(rèn)證輕安檢的缺陷，能夠迅速收集外網(wǎng)中全部個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的安全信息，并依據(jù)管理員預(yù)先制定的安全策略自動(dòng)下發(fā)到個(gè)人移動(dòng)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)權(quán)限的有效分配，并自動(dòng)將高危設(shè)備置于外網(wǎng)預(yù)先設(shè)定的有限訪問區(qū)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了入網(wǎng)安全和主動(dòng)防御的措施。

3 總結(jié)

總體來看，目前電力系統(tǒng)外網(wǎng)新形勢下個(gè)人移動(dòng)設(shè)備接入管理的需要決定了必須改變傳統(tǒng)思路，采用更新型更有效的準(zhǔn)入管理方式，針對(duì)個(gè)人移動(dòng)設(shè)備輕便、靈活、快速的特點(diǎn)提供響應(yīng)速度更快、策略更靈活和更高效的準(zhǔn)入控制功能，這樣才能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的信息安全管理提供更具可操作性的解決方案。

［1］Tanenbaum A.S.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］Yusuf Bhaiji.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與解決方案(修訂版)［J］.北京:人民郵電出版社，2010.

［3］何俊.NAC準(zhǔn)入控制指南［R］.盈高科技，2012.