信息安全態(tài)勢分析方法與系統(tǒng)在電力信息化中的應(yīng)用研究

王皓然

摘要：電力行業(yè)在拉動國家經(jīng)濟增長、保障現(xiàn)代社會日常工作、生活方面，做出了不可磨滅的貢獻。在各類信息通信技術(shù)水平不斷提升的大環(huán)境下，電力信息化系統(tǒng)得到廣泛發(fā)展。本文結(jié)合電力信息系統(tǒng)安全防護現(xiàn)狀，圍繞安全指標(biāo)體系、態(tài)勢感知等層面，著重強調(diào)貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息安全態(tài)勢分析系統(tǒng)在電力信息網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)運用，旨在進一步推動電力信息安全保障體系的優(yōu)化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：信息安全；態(tài)勢感知；電力信息化

中圖分類號：TP393.08 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0214-03

建設(shè)經(jīng)濟的根基源自電力。伴隨智能電網(wǎng)的高速發(fā)展，對電力信息化系統(tǒng)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，我國開始著力于大力建設(shè)智能電網(wǎng)。相對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)與而言，現(xiàn)代智能電網(wǎng)運作模式與服務(wù)模式得到較大改觀，海量數(shù)據(jù)交互以及飛速上升的智能終端數(shù)量，為電力信息化系統(tǒng)安全性帶來了新一輪挑戰(zhàn)，深入探究電力系統(tǒng)中的信息安全態(tài)勢顯得刻不容緩。

1 電力信息網(wǎng)存在的安全防護現(xiàn)狀

分析電監(jiān)會文件，將電力信息網(wǎng)絡(luò)歸納為管理信息區(qū)與生產(chǎn)控制區(qū)。其中，電力系統(tǒng)內(nèi)部是生產(chǎn)控制區(qū)的重點安全威脅因素，需強化內(nèi)部安全防護。但管理信息區(qū)的安全威脅大部分源自系統(tǒng)外部。隨著信息技術(shù)水平的不斷提升，加劇了電力信息系統(tǒng)中安全防護設(shè)施（如防火墻、入侵防御系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)）的安全隱患。

物理安全：即設(shè)備自身特性和外部條件致使設(shè)備損壞的狀況。

網(wǎng)絡(luò)安全：即電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩者的高效隔離、防火墻的科學(xué)設(shè)置、提高系統(tǒng)硬盤處理水平、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運作日志、動態(tài)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)攻擊活動。

主機安全：即保障電力系統(tǒng)主機權(quán)限避免由違規(guī)技術(shù)方式獲取。包含數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)安全、中間件安全。

數(shù)據(jù)安全：即保障信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)恢復(fù)和備份安全，保障系統(tǒng)具備一定的數(shù)據(jù)恢復(fù)水平。

此外，還有電力信息網(wǎng)絡(luò)邊界安全，該威脅指的是系統(tǒng)受到人為攻擊，如監(jiān)聽、截獲網(wǎng)絡(luò)信息、掃描探測系統(tǒng)、偽造身份、惡意代碼攻擊以及對網(wǎng)站的非法登錄。

2 信息安全態(tài)勢感知分析系統(tǒng)

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息安全態(tài)勢感知系統(tǒng)，2011年作為中國南方電網(wǎng)公司試點單位開始進行信息安全態(tài)勢感知的應(yīng)用研究工作，2013年完成了信息安全態(tài)勢感知系統(tǒng)的省地兩級部署推廣工作。省地兩級系統(tǒng)部署架構(gòu)參考下圖1。

2.1 信息安全態(tài)勢值

信息安全態(tài)勢的一大作用在于判斷并提示網(wǎng)絡(luò)運作有無安全威脅，具體借助信息安全態(tài)勢值來展現(xiàn)安全態(tài)勢功能。信息安全態(tài)勢值，指的是借助系列數(shù)學(xué)處理方式，把大量的信息歸納為幾組價值相對高的參數(shù)。此類參數(shù)可反映出電力網(wǎng)絡(luò)運作狀況，其參數(shù)值會因信息安全事件的出現(xiàn)數(shù)量、頻率和所受威脅程度而進行動態(tài)變化，有助于管理方參考參數(shù)值來判斷電力信息系統(tǒng)有無面臨威脅或攻擊。其中，信息安全態(tài)勢值的產(chǎn)生流程參考下圖2。

因數(shù)據(jù)來源存有差異，故信息安全態(tài)勢值會參考該差異采取不同計算方式，呈現(xiàn)出不同意義。

（1）參考態(tài)勢值表達范疇：宏觀、微觀、整體以及子網(wǎng)等安全態(tài)勢指數(shù)。（2）參考態(tài)勢值表達意義：攻擊威脅、病毒式以及主機安全等態(tài)勢指數(shù)。（3）參考態(tài)勢值的計算方式：匯聚與非匯聚態(tài)勢指數(shù)。（4）相關(guān)輔助類安全態(tài)勢參數(shù)：病毒傳播速率和出現(xiàn)頻率、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連通度、和安全設(shè)備可用率。

2.2 信息安全態(tài)勢評估過程

信息安全態(tài)勢評估過程主要分為收集態(tài)勢要素、分析和預(yù)測：（1）處于特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，態(tài)勢采集要將不同因素考慮其中，并針對相關(guān)因素展開適當(dāng)歸納、綜合維系，旨在為態(tài)勢推理提供參考。（2）分析、明確事件出現(xiàn)的深入因素，如網(wǎng)絡(luò)流量不正常。（3）已知 T 時刻出現(xiàn)的事件，對T+1、+2、…、+n等時刻可能出現(xiàn)的事件進行預(yù)測 。（4）制作信息安全態(tài)勢圖，通過態(tài)勢評估內(nèi)容制作態(tài)勢分析文件與整體態(tài)勢圖，致力于為決策方提供決策參考依據(jù)。

2.3 信息安全態(tài)勢感知模型

態(tài)勢感知與Data Fusion（數(shù)據(jù)融合）存在緊密關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)融合指的是對海量數(shù)據(jù)源的整合采集，通過有機組合來提高數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度與高效性。不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)融合和態(tài)勢感知存在諸多相似點?，F(xiàn)階段，諸多安全態(tài)勢感知模型均以都是基于JointDirector of Laboratories（美國軍事機構(gòu)）提供的數(shù)據(jù)融合模型延伸所得，參考下圖3，為經(jīng)典信息安全態(tài)勢感知模型。

分析該模型，態(tài)勢感知主要通過五大環(huán)節(jié)來實現(xiàn)，基于針對海量數(shù)據(jù)源收集態(tài)勢要素信息（如借助分散于相關(guān)企事業(yè)機構(gòu)的Firewall、IDS和Netflow 采集器），并借助各個環(huán)節(jié)的及時反饋并加以處理，借助信息安全態(tài)勢可視化達到人機交互目的。該五大處理環(huán)節(jié)包括：（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理：預(yù)處理部分缺乏整合規(guī)范的數(shù)據(jù)，包括過濾雜質(zhì)、用戶分布型處理。（2）提取事件：收集信息要素后，規(guī)范并修訂事件，相應(yīng)拓展事件基礎(chǔ)特征。（3）評估信息安全態(tài)勢：具體為態(tài)勢分析與關(guān)聯(lián)分析，其結(jié)果可生成態(tài)勢分析文件與整體態(tài)勢圖，為信息管理方提供決策依據(jù)。（4）信息威脅評估：主要把目前態(tài)勢映射至發(fā)展趨勢中，綜合評估參與方設(shè)想，并對相關(guān)行為做出預(yù)測。（5）管理管理、控制并優(yōu)化過程：基于優(yōu)化指標(biāo)的構(gòu)建，動態(tài)追蹤并評價過程，以保障資源的優(yōu)化配置。

2.4 信息安全態(tài)勢感知指標(biāo)體系

信息安全態(tài)勢感知系統(tǒng)主要基于信息安全態(tài)勢感知指標(biāo)體系。其中，信息安全態(tài)勢評估參數(shù)參考指標(biāo)體系中的相關(guān)要素，需借助評估方法與模型來提取。基于相應(yīng)原則要求與標(biāo)準(zhǔn)體系，構(gòu)建科學(xué)完善的安全態(tài)勢評估指標(biāo)體系，從而實現(xiàn)對電力信息系統(tǒng)安全性能的綜合評估，進一步優(yōu)化電力行業(yè)信息安全態(tài)勢感知能力。

具體來說，信息系統(tǒng)的安全因素涵蓋到系統(tǒng)內(nèi)每一環(huán)節(jié)，單單參考BS7799與CC標(biāo)準(zhǔn)便包含350多個安全因子，模型指數(shù)量相對海量。所形成的誤差因子會累積會形成一定評估偏差，所以，需建立相對完善的信息安全指標(biāo)體系。

在安全分層指標(biāo)體系中，需整體考慮不同層次與需求、信息源，方可構(gòu)建為信息安全態(tài)勢感知指標(biāo)體系。其中，層次方面主要包括有主機、宏觀與局部網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)、漏洞/攻擊；需求方面包括管理方、一般用戶和維護方；信息源包括靜態(tài)配置、日志、報警和流量。并整合出安全指標(biāo)體系的表征，即容錯性、平穩(wěn)性、脆弱性與威脅性。

唐成華等人認為，可以態(tài)勢熵為基礎(chǔ)來建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢指標(biāo)體系，并指出網(wǎng)絡(luò)可用性層面計算態(tài)勢評估指標(biāo)參數(shù)的方式。例如，可采取態(tài)勢熵對信息安全態(tài)勢做出表述，熵值愈小則證明此信息安全態(tài)勢良好，安全性能強。采取態(tài)勢熵差來表述每一態(tài)勢評估指標(biāo)所呈現(xiàn)的性能狀況，可切實展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢程度，將每一指標(biāo)歸入相同數(shù)學(xué)平臺內(nèi)，展開量化處理。

貴州電網(wǎng)公司在參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自身實際業(yè)務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境情況下，合理運用信息安全態(tài)勢感知模型，形成了以網(wǎng)絡(luò)安全、主機安全、終端安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全五個維度共計19個指標(biāo)的信息安全態(tài)勢感知指標(biāo)體系。

3 電力信息安全架構(gòu)的創(chuàng)新構(gòu)建

因電力行業(yè)具備相對穩(wěn)固的信息安全基礎(chǔ)，故電力行業(yè)信息安全架構(gòu)的創(chuàng)新構(gòu)建，可堅持創(chuàng)新傳承、自主控制、自動化防護的要求。并參考電力行業(yè)的信息網(wǎng)拓展特征，有機組合信息管理、技術(shù)指標(biāo)等多元化策略，構(gòu)建相對穩(wěn)定的電力信息安全架構(gòu)。通過架構(gòu)的不斷演化，需展開下述幾點措施：

3.1 整體拓展信息安全頂層設(shè)計

要秉承同步信息安全業(yè)務(wù)的拓展思維，長期貫徹安全意識，進行包含電力整體業(yè)務(wù)、整體單位、整體系統(tǒng)以及總流程的信息安全頂層設(shè)計，進而確定信息安全管理框架、措施框架、技術(shù)框架和系列流程模式，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息安全頂層體系，打造成包含可開發(fā)、設(shè)計、規(guī)劃、測試、實踐、運作和檢修、下線等每一環(huán)節(jié)的信息安全管理工作體系，以期為電力信息系統(tǒng)的健康運作提供指導(dǎo)意義。

3.2 打造高質(zhì)量信息安全專業(yè)團隊

打造高質(zhì)量信息安全專業(yè)工作團隊，進而推動電力信息安全工作的高效運作，如嚴(yán)格招聘電力專業(yè)人才，側(cè)重于電力信息安全團隊、信息安全開發(fā)團隊、信息安全運作維護團隊的建設(shè)，全面優(yōu)化工作人員的個人技術(shù)水平和裝備實力，打造科學(xué)、高效率的電力信息安全運營人才梯隊。

3.3 監(jiān)控整個網(wǎng)絡(luò)的態(tài)勢

首先，要統(tǒng)一規(guī)范，考慮到不同組織、單位選用的廠方、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施各有差異，要想實現(xiàn)對電力信息系統(tǒng)安全態(tài)勢的整體監(jiān)管控制，需構(gòu)建系列健全的信息交互、訪問監(jiān)控體系，有助于提高相關(guān)廠房安全技術(shù)、產(chǎn)品間的高契合度。其次，信息網(wǎng)絡(luò)繁瑣性逐漸增加，導(dǎo)致電力行業(yè)對信息系統(tǒng)的依賴程度不斷提高，且各信息體系框架間的聯(lián)系日益繁瑣，諸多惡意攻擊行為所造成的負面后果不斷加??；所以，要相應(yīng)提高電力信息系統(tǒng)的靈活度和協(xié)調(diào)性，以便于隨信息架構(gòu)的動態(tài)變化，快速、精準(zhǔn)判斷電力信息安全態(tài)勢狀況。

然后，態(tài)勢分析可視化。電力信息安全態(tài)勢分析在各環(huán)節(jié)均具備對應(yīng)的可視化技術(shù)，要將該要點當(dāng)作重點來關(guān)注。保證實時性，盡可能提高惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊行為的響應(yīng)頻率?？紤]電力信息系統(tǒng)的容錯性，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，要保證信息系統(tǒng)的有序運作。

最后，要伴隨現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的不斷更新，持續(xù)健全電力信息安全態(tài)勢評價指標(biāo)體系，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算等大數(shù)據(jù)時代下的信息安全態(tài)勢系統(tǒng)和分析為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化電力信息系統(tǒng)。

4 結(jié)語

在多元化信息通信技術(shù)的高速發(fā)展趨勢下，信息技術(shù)在電力系統(tǒng)層面得到廣泛應(yīng)用?？v觀當(dāng)前電力信息體系，已呈現(xiàn)出融匯交匯的連通式、開放式特征?；谛畔踩珣B(tài)勢系統(tǒng)分析當(dāng)前電力信息安全概況，發(fā)現(xiàn)不僅網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部威脅加劇，外部惡意攻擊行為同樣日益加劇。要深入探索電力信息系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)的安全問題，進而構(gòu)建科學(xué)全面的安全防護措施，以期推動信息時代下電網(wǎng)事業(yè)的課持續(xù)發(fā)展。

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