電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估與預測方法研究

◆唐振營 王晨飛 李慧芹 李政

行業(yè)與應用安全

電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估與預測方法研究

◆唐振營1王晨飛1李慧芹1李政2

（1.國網(wǎng)客服中心信息運維中心 天津 300309；2.國網(wǎng)匯通金財（北京）信息科技有限公司 北京 100000）

在現(xiàn)代社會，我們的日常生活與生產(chǎn)離不開基礎的電力資源的供應，因此維護電力系統(tǒng)的長期安全穩(wěn)定運行，對于電力實業(yè)發(fā)展、維護社會正常秩序都有著重要作用。本文對電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估與預測方法進行了探討，文章從闡述我國電力信息網(wǎng)絡安全問題概況入手，進一步分析了電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知技術的概念與主要內(nèi)容，最后提出了提高多步攻擊下網(wǎng)絡安全態(tài)勢的策略。

電力信息網(wǎng)絡；安全態(tài)勢；評估與預測；安全問題；技術內(nèi)容；策略

在城市化建設進程不斷加快的背景下，各類工程建設的規(guī)模不斷擴大，電力工程系統(tǒng)也逐步完善。目前，在電力系統(tǒng)內(nèi)逐步加大了多元化信息技術與先進設備的運用力度，這提升了系統(tǒng)運行的效率，改善了系統(tǒng)控制的效果。但電力系統(tǒng)內(nèi)依然存在著網(wǎng)絡信息安全問題，這表現(xiàn)在系統(tǒng)中心站安全、感知層安全、網(wǎng)絡層安全、數(shù)據(jù)層安全等多個方面，為了對這些安全問題進行妥善處理，企業(yè)更多地采取了電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估與預測方法，而如何體現(xiàn)該方法的使用優(yōu)勢，值得思考。

1 我國電力信息網(wǎng)絡安全問題概述

電力系統(tǒng)是向群眾、企事業(yè)單位提供重要電力資源的基礎設施，但隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的運行也面臨著越來越復雜的安全隱患，網(wǎng)絡安全問題日益突出。電力系統(tǒng)一旦遇到網(wǎng)絡安全攻擊，就可能造成大范圍停電的現(xiàn)象，不利于企業(yè)生產(chǎn)的順利進行。具體來說，我國電力信息網(wǎng)絡問題集中在設備故障、信息泄露等方面。

1.1 系統(tǒng)中心站安全問題

系統(tǒng)中心站可以說是各類數(shù)據(jù)信息流通往來的集中點，因此構成了電力系統(tǒng)的關鍵組成要素，因此只要該部件出現(xiàn)故障隱患，電力系統(tǒng)就會因為核心元件受損出現(xiàn)癱瘓現(xiàn)象；但因為電力企業(yè)對其管理不善，保護不到位，未能采取科學的監(jiān)控、隔離措施，導致危險因子侵入其中，電力系統(tǒng)極易受外部危險用戶、危險服務威脅。

1.2 感知層安全問題

電力系統(tǒng)中存在大量的智能感知設備，這些設備通常情況下功能單一，計算和存儲能力有限，無法應用復雜的安全防護技術。攻擊者可以直接通過網(wǎng)絡訪問智能儀表、傳感器等感知設備的內(nèi)存數(shù)據(jù)進行攻擊，進而讀取診斷端口等敏感信息。此外，攻擊者還可以對網(wǎng)絡接入點進行嗅探和竊聽，破解加密網(wǎng)絡捕獲智能儀表中的保密性數(shù)據(jù)。另外，還可以對智能儀表進行干擾和訪問限制，以及盜竊攻擊等。

1.3 網(wǎng)絡層安全

由于電力系統(tǒng)對網(wǎng)絡的嚴重依賴性，系統(tǒng)極有可能遭受暴力破解攻擊、欺騙攻擊、中間人攻擊、拒絕服務攻擊等非法攻擊。例如：通過冒充儀表在網(wǎng)絡中的身份進行攻擊，或者攻擊方將自身連接到通信設備之間竊取或篡改網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)，或者通過耗盡電網(wǎng)網(wǎng)絡的計算資源，阻斷正常的通信和服務，以此影響正常的系統(tǒng)運行。

1.4 數(shù)據(jù)層安全

在電力自動化通信系統(tǒng)內(nèi)部，也可能出現(xiàn)安全漏洞，這是因為電力系統(tǒng)的運行隨時在生成大量的數(shù)據(jù)信息，對于此類信息的長期管理，企業(yè)如果未能采取明文加密等方法，就可能導致信息外泄，且電力自動化系統(tǒng)遇襲后，系統(tǒng)內(nèi)正在流通的信息也可能會被惡意篡改或泄露，進而威脅系統(tǒng)本身的整體安全。

2 電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知技術概述

所謂網(wǎng)絡安全態(tài)勢是指由各種網(wǎng)絡設備運行狀況、網(wǎng)絡行為以及用戶行為等因素所構成的整個網(wǎng)絡當前的安全狀態(tài)和變化趨勢。網(wǎng)絡安全態(tài)勢預測是指在大規(guī)模網(wǎng)絡環(huán)境中，對能夠引起網(wǎng)絡態(tài)勢發(fā)生變化的安全要素進行獲取、理解、顯示以及預測未來的發(fā)展趨勢。

2.1 電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知

為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)的全面管理與安全防護，就需要首先對系統(tǒng)的運行狀態(tài)、內(nèi)部各參數(shù)變化情況等進行全面的信息采集，在此基礎上對其展開研究與預測，據(jù)此，工作人員能夠對電網(wǎng)安全態(tài)勢做出更全面、準確地把握，占據(jù)系統(tǒng)的維護與安全管理的主動地位，以免在問題發(fā)生后再被動采取彌補措施，進而使電力企業(yè)承受更高經(jīng)濟損失。

2.2 電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢分析

要對網(wǎng)絡態(tài)勢進行科學分析，其重點在于對電力系統(tǒng)的安全態(tài)勢做出正確的判斷與評估，工作人員可以采取包括貝葉斯技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等多種途徑，以計算機內(nèi)部結構為著力點，盡量挖掘其中存在的危險因子。一般來說，借助計算機進行網(wǎng)絡安全態(tài)勢的分析，其操作智能化程度更高，工作人員可以借助計算機工具建立相關的安全態(tài)勢分析模型，對電力系統(tǒng)運行日志及電網(wǎng)網(wǎng)絡端口信息流進行全面運用，發(fā)揮信息的作用。

2.3 電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢預測

通過對電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢的全面分析，工作人員要進入下一步的態(tài)勢預測工作，因為不同的預測技術其性能不一，因此企業(yè)要對其進行妥善的選擇與利用。在必要的情況下，可以對多種預測技術進行綜合運用，將模型中的權重值提出，在權重融合的基礎上得到更為準確的預估結論。

2.4 網(wǎng)絡安全態(tài)勢數(shù)據(jù)融合技術

由于電力系統(tǒng)、網(wǎng)絡平臺上，有著多元化的結構與設備部件，其所處的位置、各自的功能都有著顯著的不同，但它們共同營造了一個完整的多傳感器環(huán)境，因此為了維護這個環(huán)境的和諧統(tǒng)一，就必須實現(xiàn)各設備部件、結構要素的高效互通互聯(lián)，此時就需要用到多傳感器數(shù)據(jù)融合技術。當前，在電力系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)融合技術，可以對各類數(shù)據(jù)信息做全面的采集、融合、壓縮、提取與利用，這就為后期安全態(tài)勢的評估、預警工作奠定了良好的信息基礎。

3 提高多步攻擊下網(wǎng)絡安全態(tài)勢的策略

3.1 建立網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估模型

如前文所述，為了借助網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知技術來加強電力網(wǎng)絡信息的管理，維護其安全，就需要做好評估模型的建立工作，以此計算出安全問題可能出現(xiàn)的概率，這就是所謂的攻擊發(fā)生概率。在出現(xiàn)外界攻擊的可取性，工作人員可以在分析概率的基礎上，大概確定電力系統(tǒng)在某個時間點可能受到攻擊的情況，進而提前采取防患措施。在模型建立的過程中，工作人員要對系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)信息做全面的整合，從中總結規(guī)律，采取自下而上、先從局部到整體的方式對風險發(fā)生狀況做全面的科學預估。其次，要對信息進行合理的甄別，尤其是要關注電力系統(tǒng)運行時對出現(xiàn)的報警數(shù)據(jù)，這能幫助工作人員應對好數(shù)據(jù)錯報、延報現(xiàn)象，進而確保概率分析的準確性，為防患方案的制定提供科學依據(jù)；此外，工作人員要善于運用節(jié)點態(tài)勢，對其加以評估，進而得到最科學的安全態(tài)勢節(jié)點，為工作人員確定風險發(fā)生時間點等提供科學依據(jù)。最后，工作人員必須保持全局觀念，對網(wǎng)絡信息系統(tǒng)的整體安全態(tài)勢展開全面研究，根據(jù)攻擊發(fā)生概率，以及攻擊階段狀態(tài)轉移所依賴的漏洞信息等，得出攻擊意圖轉移概率，進而對網(wǎng)絡安全態(tài)勢進行準確的預測。

3.2 建立健全數(shù)據(jù)融合平臺

在面對多步攻擊時，為了降低其對網(wǎng)絡安全的威脅，就需要建立健全數(shù)據(jù)融合平臺。首先，要對網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)進行多方位的整合，然后根據(jù)融合的數(shù)據(jù)來分析結合，辨別出攻擊的意圖與當前攻擊的階段，攻擊階段是整個安全網(wǎng)絡態(tài)勢評估的一個重要因素，此時可自下而上、從局部到整體全面地展開對信息問題的分析。其次，在攻擊階段可以通過轉移的方式，找出系統(tǒng)中存在的一些問題比如信息的遺漏，然后根據(jù)以往的策略找出攻擊者可能進行的下一個目標，這樣能夠準確推算出網(wǎng)絡安全態(tài)勢的發(fā)展趨勢。為了找出網(wǎng)絡安全態(tài)勢的發(fā)展趨勢，可以通過建立模型的方式，收集攻擊時的一些數(shù)據(jù)，攻擊成功概率是指對于特點網(wǎng)絡下某種攻擊成功入侵的可能性，結合攻擊的頻率、概率可以明確后期發(fā)生安全事故的可能性。而根據(jù)攻擊階段數(shù)據(jù)的收集，利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術把其放在大平臺上，則可以挑選出可能對網(wǎng)絡安全造成威脅的因素，進一步完善網(wǎng)絡機制。

3.3 采取先進的信息安全保護技術

結合前文所列舉的電力網(wǎng)絡信息常見安全問題，企業(yè)需要采取專業(yè)的信息安全保護技術與措施，從而針對性地解決這種網(wǎng)絡攻擊、信息泄露現(xiàn)象。例如，防火墻技術更多的針對中心站安全隱患設立，可以作為網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡安全域信息出入口，實現(xiàn)對信息傳遞的全面控制。防火墻由分離器、分析器以及限制器共同組成，將防火墻技術應用在計算機安全管理系統(tǒng)中，能夠實現(xiàn)對網(wǎng)絡系統(tǒng)整體運行狀況的實時監(jiān)控，各個企事業(yè)單位也必須要做好惡意入侵和攻擊的有效防護，重視防火墻安全建設，對報警系統(tǒng)進行升級和優(yōu)化。其次，在網(wǎng)絡系統(tǒng)中，其內(nèi)部信息的輸送在很大程度上依托于加密技術，若省略加密環(huán)節(jié)直接傳遞信息，就可能導致信息受到不正當?shù)囊u擊，因此企業(yè)必須關注特定數(shù)據(jù)信息的加密操作以及加密機制的持續(xù)完善與優(yōu)化。結合實際看，目前各系統(tǒng)在傳遞信息時往往采取數(shù)據(jù)加密標準算法、公開密鑰算法兩種模式，它們在現(xiàn)實運用方面表現(xiàn)出了極為突出的經(jīng)濟性、高效率優(yōu)勢，且難以被外來不明人員破譯，極大地保證了系統(tǒng)的安全。

4 結語

綜上所述，加強對電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估與預測方法的探討，無疑具有極其重要的現(xiàn)實意義。相關工作人員需要明確電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知技術的概念與內(nèi)容要點——包括電力信息網(wǎng)絡安全態(tài)勢的感知、分析、預測技術等；在此基礎上提出提高多步攻擊下網(wǎng)絡安全態(tài)勢的策略，建立網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估模型，建立健全數(shù)據(jù)融合平臺，采取先進的信息安全保護技術。

[1]李方偉，張新躍，朱江，等．基于信息融合的網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估模型[J]．計算機應用，2015，35（7）：1882-1887．

[2]王坤，邱輝，楊豪璞．基于攻擊模式識別的網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估方法[J]．計算機應用，2016，36（1）：194-198．

[3]潘峰，孫鵬，張電.網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知系統(tǒng)關鍵技術研究與實現(xiàn)[J].保密科學技術，2012（11）：52-56.

[4]楊宏宇，褚潤林，李東博．一種新的網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估方法[J]．微電子學與計算機，2015（1）：29-34．

[5]陳虹，王飛，肖振久，等．一種融合多源數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡安全態(tài)勢評估模型[J]．計算機工程與應用，2015，51（17）：96-101．

[6]吳科，朱永偉，白智峰，王慶隊.中國智能電網(wǎng)網(wǎng)絡安全問題的思考[J].工業(yè)控制計算機，2016，29（08）：127-128.

[7]馮川.網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知系統(tǒng)關鍵技術分析[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2013（09）：119-120.