智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)和擴(kuò)展策略研究

黃東　楊涌

摘要：隨著智能電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，其相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)安全越來越被人們重視，文章主要對(duì)通信安全保護(hù)策略實(shí)施機(jī)制和擴(kuò)展策略進(jìn)行研究，智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；通信網(wǎng)絡(luò)；安全保護(hù)

智能電網(wǎng)集成了電力、控制、信息的大型工程系統(tǒng)，信息化是智能電網(wǎng)最重要的技術(shù)引擎。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比具有自動(dòng)運(yùn)行、預(yù)防性維修、自愈能力、停電減少、降低消耗、提高資源利用率和節(jié)省開支等優(yōu)點(diǎn)。智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)模型如圖1所示。

其中：CIS（customer information system）客戶信息系統(tǒng)，而GIS（geographic information system）地理信息系統(tǒng)、AM/FM（Automated Mapping/FacilitiesManagement）自動(dòng)成圖/設(shè)施管理系統(tǒng)，OMS（OutageManagement Solutions）斷電管理系統(tǒng)和DA（distributionautomation）自動(dòng)配電系統(tǒng)，以及儀表（meters）等構(gòu)成智能電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。覆蓋整個(gè)電網(wǎng)的信息交互是實(shí)現(xiàn)電力傳輸和使用的高效性、可靠性和安全性的基礎(chǔ)。通信網(wǎng)絡(luò)支持了配電與用電網(wǎng)絡(luò)、輸電網(wǎng)絡(luò)、乃至用電市場(chǎng)的信息交換。

1策略研究

智能電網(wǎng)信息安全性包括信息采集、使用、傳輸?shù)陌踩珕栴}，也要考慮非電力信息的安全性問題，以便智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)向其它領(lǐng)域擴(kuò)展。此外，我國(guó)不僅有一般電網(wǎng)安全等級(jí)要求，還有大量特殊行業(yè)的用電信息安全問題。作為一個(gè)技術(shù)專題，智能電網(wǎng)安全將單列，但通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中必要將安全性融入其設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過程，構(gòu)建安全的通信網(wǎng)絡(luò)。

1.1構(gòu)建縱深的防御體系

智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)在采取由點(diǎn)到面的各種安全措施時(shí)，在系統(tǒng)整體上還應(yīng)保證各種安全措施的組合從外到內(nèi)構(gòu)成一個(gè)縱深的安全防御體系，保證信息系統(tǒng)整體的安全保護(hù)能力。應(yīng)從通信網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)絡(luò)邊界、局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部、各種業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)等各個(gè)層次落實(shí)本標(biāo)準(zhǔn)中提到的各種安全措施，形成縱深防御體系。

1.2采取互補(bǔ)的安全措施

智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)在將各種安全控制組件集成到特定信息系統(tǒng)中時(shí)，應(yīng)考慮各個(gè)安全控制組件的互補(bǔ)性，關(guān)注各個(gè)安全控制組件在層面內(nèi)、層面間和功能間產(chǎn)生的連接、交互、依賴、協(xié)調(diào)、協(xié)同等相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，保證各個(gè)安全控制組件共同綜合作用于信息系統(tǒng)的安全功能上，使得信息系統(tǒng)的整體安全保護(hù)能力得以保證。

1.3保證一致的安全強(qiáng)度

在發(fā)生身份鑒別、訪問控制、安全審計(jì)、入侵防范、安全標(biāo)記等行為時(shí)，分解到信息系統(tǒng)中的各個(gè)層面，在實(shí)現(xiàn)各個(gè)層面安全功能時(shí)，應(yīng)保證各個(gè)層面安全功能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的一致性。應(yīng)防止某個(gè)層面安全功能的減弱導(dǎo)致系統(tǒng)整體安全保護(hù)能力在這個(gè)安全功能上消弱。如要實(shí)現(xiàn)雙因子身份鑒別，則應(yīng)在各個(gè)層面的身份鑒別上均實(shí)現(xiàn)雙因子身份鑒別；要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制訪問控制，則應(yīng)保證在各個(gè)層面均基于低層操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制訪問控制，并保證標(biāo)記數(shù)據(jù)在整個(gè)信息系統(tǒng)內(nèi)部流動(dòng)時(shí)標(biāo)記的唯一性等。

1.4建立統(tǒng)一的支撐平臺(tái)

智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)多數(shù)安全功能（如身份鑒別、訪問控制、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)保密性、抗抵賴等）為了獲得更高的強(qiáng)度，均要基于密碼技術(shù)，為了保證信息系統(tǒng)整體安全防護(hù)能力，應(yīng)建立基于密碼技術(shù)的統(tǒng)一支撐平臺(tái)，支持高強(qiáng)度身份鑒別、訪問控制、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)保密性、抗抵賴等安全功能的實(shí)現(xiàn)。

1.5進(jìn)行集中的安全管理

采取統(tǒng)一安全策略、統(tǒng)一安全管理等要求，為了保證分散于各個(gè)層面的安全功能在統(tǒng)一策略的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)，各個(gè)安全控制組件在可控情況下發(fā)揮各自的作用，應(yīng)建立安全管理中心，集中管理信息系統(tǒng)中的各個(gè)安全控制組件，支持統(tǒng)一安全管理。

2通信安全保護(hù)策略實(shí)施

2.1通信安全

智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保證主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的業(yè)務(wù)處理能力具備冗余空間，滿足業(yè)務(wù)高峰期需要；保證網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部分的帶寬滿足業(yè)務(wù)高峰期需要；在業(yè)務(wù)終端與業(yè)務(wù)服務(wù)器之間進(jìn)行路由控制建立安全的訪問路徑；繪制完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置表，包含設(shè)備IP地址等主要信息，與當(dāng)前運(yùn)行情況相符；根據(jù)各部門的工作職能、重要性和所涉及信息的重要程度等因素，劃分不同的子網(wǎng)或網(wǎng)段，并按照方便管理和控制的原則為各子網(wǎng)、網(wǎng)段分配地址段；對(duì)單個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)劃分安全域，系統(tǒng)由獨(dú)立子網(wǎng)承載，每個(gè)域的網(wǎng)絡(luò)出口應(yīng)唯一；采用冗余技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信線路的硬件冗余，避免關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)存在單點(diǎn)故障；按照對(duì)業(yè)務(wù)服務(wù)的重要次序來指定帶寬分配優(yōu)先級(jí)別，保證在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁堵的時(shí)候優(yōu)先保障重要業(yè)務(wù)服務(wù)的帶寬。

2.2業(yè)務(wù)類型與邏輯網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)業(yè)務(wù)的類型、功能、階段的不同，對(duì)智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯劃分，不同類型的業(yè)務(wù)之間會(huì)存在重要程度、環(huán)境、用戶數(shù)量等方面的差異，這些不同會(huì)帶來安全需求和受破壞后的影響程度的差異，例如，支撐信息處理為主的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其重要性體現(xiàn)在信息的安全性，而支撐業(yè)務(wù)處理為主的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其重要性體現(xiàn)在其所提供服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，可以按照業(yè)務(wù)類型的不同劃分為不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)。

2.3位置與物理網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)物理位置的不同，對(duì)智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理劃分。由于物理位置的不同，信息系統(tǒng)面臨的安全威脅等級(jí)會(huì)存在較大差異，不同物理位置之間通信信道的不可信，使不同物理位置的信息系統(tǒng)也不能視為可以互相訪問的一個(gè)安全域，即使等級(jí)相同可能也需要?jiǎng)澐譃椴煌男畔⑾到y(tǒng)分別加以保護(hù)。

3通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展策略研究

3.1建立統(tǒng)一管理性的可維護(hù)型網(wǎng)絡(luò)

所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)不僅需要考慮初期的建設(shè)成本，更重要的是運(yùn)行維護(hù)成本和能力。多信道并行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征和資產(chǎn)特征差異大，如：移動(dòng)的無線網(wǎng)絡(luò)和固定的有線網(wǎng)絡(luò)其管理復(fù)雜度和方法差異，公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和租用的電信網(wǎng)絡(luò)的資產(chǎn)有不同。保障智能電網(wǎng)的信息傳輸能力就必須考慮對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)控制策略問題，實(shí)現(xiàn)可在線維護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)也必須考慮統(tǒng)一管理問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、定位、排除故障，進(jìn)一步支持智能電網(wǎng)的安裝、運(yùn)行維護(hù)。

3.2支持智能電網(wǎng)的多業(yè)務(wù)支持?jǐn)U展

智能電網(wǎng)在支持配電和用電等基本電力業(yè)務(wù)的同時(shí)，進(jìn)一步考慮其它業(yè)務(wù)支持問題，其重點(diǎn)是通信類業(yè)務(wù)支持，向傳統(tǒng)的電信接入領(lǐng)域滲透。隨著光纖的大規(guī)模鋪設(shè)，通信資源瓶頸將得到徹底解決，提高了多樣化服務(wù)能力。但是，目前的電力公司的通信體制基于公司內(nèi)部私有協(xié)議構(gòu)成，因此目前就需要考慮通用的通信標(biāo)準(zhǔn)兼容問題，尤其是IP網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)急通信和辦公自動(dòng)化支持是公司內(nèi)部需要解決的通信類業(yè)務(wù)，其中，重慶市電力系統(tǒng)的應(yīng)急通信應(yīng)該考慮到特殊的地貌特征，以無線通信（包括衛(wèi)星通信）為主，應(yīng)急通信裝備功能上不僅包括一般電信業(yè)務(wù)，也要考慮成為智能電網(wǎng)的應(yīng)急通信平臺(tái)。在IP網(wǎng)絡(luò)化前提下，通信系統(tǒng)應(yīng)該支持企業(yè)內(nèi)部的話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體等業(yè)務(wù)。智能家居和物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)推廣的利器，可以從家庭到小區(qū)用電管理，利用無所不在的電力線等技術(shù)手段構(gòu)成廣泛的物聯(lián)網(wǎng)。