新時代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全體系的研究

徐 菁

（國網(wǎng)江西省電力有限公司上饒供電分公司，江西 上饒 334000）

1 新時代電力系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)安全體系的要求

新時代電力系統(tǒng)要求建立強大的網(wǎng)絡(luò)安全防護體系，以預(yù)防黑客攻擊、數(shù)據(jù)篡改和信息泄露等風險。網(wǎng)絡(luò)安全防護體系應(yīng)不斷完善網(wǎng)絡(luò)安全策略、安全設(shè)備和安全操作規(guī)范，確保電力系統(tǒng)的關(guān)鍵信息和系統(tǒng)功能不受損害。電力系統(tǒng)需要建立實時監(jiān)測和響應(yīng)機制，及時發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全事件，利用先進的監(jiān)測技術(shù)和安全分析工具，持續(xù)監(jiān)測和分析電力系統(tǒng)，識別潛在的安全漏洞和威脅[1]。建立緊急響應(yīng)機制和危機管理預(yù)案，快速應(yīng)對和恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)安全事件，最大限度地減少損失，并不斷加強網(wǎng)絡(luò)安全培訓，提升從業(yè)人員和用戶的網(wǎng)絡(luò)安全意識。

2 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全存在的主要風險

2.1 物理安全面臨的風險

電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施和設(shè)備可能會受到惡意破壞或物理入侵的威脅。外來人員會試圖通過破壞變電站、發(fā)電廠或輸電線路造成供電中斷或系統(tǒng)故障。物理入侵行為可能導致未經(jīng)授權(quán)的人員進入關(guān)鍵設(shè)施，從而獲得對電力系統(tǒng)的直接訪問和控制權(quán)。同時，內(nèi)部威脅和員工失職會導致系統(tǒng)被入侵或數(shù)據(jù)被竊取、未正確鎖定設(shè)備、未及時發(fā)現(xiàn)異常行為等。地震、洪水、臺風等自然災(zāi)害會給電力系統(tǒng)的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴重破壞，導致供電中斷或系統(tǒng)崩潰。自然災(zāi)害往往難以預(yù)測和控制，嚴重威脅著電力系統(tǒng)的物理安全。

2.2 系統(tǒng)安全面臨的風險

黑客和惡意組織可能利用網(wǎng)絡(luò)漏洞和弱點入侵電力系統(tǒng)，以獲取敏感信息、干擾系統(tǒng)運行或破壞關(guān)鍵設(shè)備，從而給國家的能源供應(yīng)和社會穩(wěn)定造成嚴重威脅。供應(yīng)鏈攻擊也是一個潛在的風險。電力系統(tǒng)的建設(shè)和運行依賴于大量供應(yīng)商和承包商，而其提供的硬件、軟件和服務(wù)可能受到潛在的惡意篡改或植入，導致系統(tǒng)運行異?；虮还粽呃?，從而降低整個電力網(wǎng)絡(luò)的安全性。不慎的操作、內(nèi)部人員的疏忽或故意行為，都可能導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障或遭受攻擊。硬件和軟件存在潛在的漏洞如果未及時修補或升級，也會被攻擊者利用。

2.3 應(yīng)用安全面臨的風險

不正確的配置設(shè)置可能使得應(yīng)用程序易受攻擊，如默認密碼、未及時更新的安全補丁或錯誤的訪問控制設(shè)置等，給黑客提供了利用漏洞的機會，危及電力系統(tǒng)的安全性[2]。如果應(yīng)用程序使用弱密碼或沒有適當?shù)纳矸蒡炞C措施，黑客可能通過猜測密碼、使用暴力破解工具或進行釣魚攻擊等方式獲取對電力系統(tǒng)的非法訪問權(quán)限。應(yīng)用程序沒有及時安裝最新的安全補丁或修復(fù)已知的漏洞，會造成外界危險因素通過這些漏洞入侵系統(tǒng)，從而危及電力系統(tǒng)的安全。

3 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全體系的發(fā)展歷程

3.1 建立結(jié)構(gòu)性安全防護機制

最初電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全主要依賴于傳統(tǒng)的物理安全措施，通常會在主要設(shè)備間設(shè)置門禁、監(jiān)控等裝置，防止未經(jīng)授權(quán)的人員誤觸關(guān)鍵設(shè)施。然而，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型使網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出。針對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的個性化需求，各電力公司開始建立起結(jié)構(gòu)性的安全防護機制，通過網(wǎng)絡(luò)邊界防火墻、入侵檢測與防御系統(tǒng)等技術(shù)手段，對外部網(wǎng)絡(luò)進行訪問控制和流量過濾，防止惡意攻擊和入侵行為。實施用戶身份驗證、權(quán)限管理等身份認證和訪問控制機制，確保只有合法用戶能夠訪問系統(tǒng)和進行相應(yīng)操作。采用加密技術(shù)，加密傳輸和存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性。

3.2 基于等級保護的業(yè)務(wù)安全防護體系

隨著電力系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化發(fā)展，傳統(tǒng)的安全防護機制已不再適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和多樣化的安全威脅，基于等級保護的業(yè)務(wù)安全防護體系應(yīng)運而生。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全體系根據(jù)業(yè)務(wù)的重要性和敏感性劃分為不同的等級，并為每個等級制定相應(yīng)的安全保護措施。關(guān)鍵業(yè)務(wù)和關(guān)鍵設(shè)施采取物理安全、網(wǎng)絡(luò)隔離、加密通信等最高級別的安全措施；對于其他業(yè)務(wù)和設(shè)施，則根據(jù)其等級和風險評估結(jié)果，制定相應(yīng)的訪問控制、安全審計、事件監(jiān)測等防護措施。

3.3 基于可信計算的主動防護體系

基于可信計算的主動防護體系通過建立可信的硬件和軟件環(huán)境，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。引入硬件可信平臺模塊（Trusted Platform Module，TPM），用于存儲和管理系統(tǒng)的安全密鑰和證書，利用安全啟動技術(shù)驗證系統(tǒng)啟動過程中的完整性，防止惡意軟件植入。采用安全虛擬化技術(shù)，隔離關(guān)鍵的電力系統(tǒng)組件，并為每個組件分配獨立的安全執(zhí)行環(huán)境。通過安全虛擬化，即使一個組件受到攻擊，其他組件仍然能夠繼續(xù)運行，確保系統(tǒng)的連續(xù)性和可用性。此外，主動防護體系包括實時監(jiān)測和響應(yīng)機制，通過監(jiān)測系統(tǒng)的行為和流量，及時發(fā)現(xiàn)異?；顒硬⒉扇∠鄳?yīng)的防御措施[3]。

4 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全體系的構(gòu)建措施

4.1 主要需求分析

4.1.1 物理環(huán)境需求

關(guān)鍵設(shè)施和設(shè)備應(yīng)部署在物理安全性較高的區(qū)域，遠離潛在的威脅，并設(shè)置安全圍墻、控制門禁和監(jiān)控攝像等措施保護這些設(shè)施。關(guān)鍵設(shè)備和服務(wù)器要安置在安全系數(shù)較高的機房或數(shù)據(jù)中心，盡量使用具備防火、防水、防雷等功能的安全設(shè)施，以減少物理災(zāi)害對系統(tǒng)的影響。此外，應(yīng)對供電設(shè)備進行冗余設(shè)計和備份，確保電力系統(tǒng)在斷電或電力故障時能夠繼續(xù)運行。

4.1.2 系統(tǒng)安全需求

系統(tǒng)應(yīng)實施嚴密的身份認證和訪問控制機制，以防未經(jīng)授權(quán)的人員訪問關(guān)鍵系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，采用強大的加密技術(shù)保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性，對電力數(shù)據(jù)傳輸和存儲過程中的信息采取嚴密的保護措施。系統(tǒng)需要建立實時的安全監(jiān)測和威脅檢測系統(tǒng)，以及時發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對異?；顒雍蜐撛诎踩{。系統(tǒng)需進行定期的漏洞掃描和安全評估，及時修復(fù)已知漏洞，提升系統(tǒng)的安全性和健壯性，制定緊急響應(yīng)機制和災(zāi)難恢復(fù)計劃，以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全事件和自然災(zāi)害[4]。

4.1.3 應(yīng)用安全需求

系統(tǒng)應(yīng)建立強大的身份驗證和訪問控制機制，只讓授權(quán)人員訪問關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)。該需求可以采用多因素身份驗證、訪問令牌和嚴格的權(quán)限管理來實現(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)支持加密技術(shù)，確保敏感數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會被竊取或篡改。此外，系統(tǒng)應(yīng)具備完整性保護機制，能夠檢測和防止數(shù)據(jù)被非法篡改或損壞。網(wǎng)絡(luò)安全體系要包括實時監(jiān)測和入侵檢測系統(tǒng)，結(jié)合行為分析和異常檢測算法，及時發(fā)現(xiàn)異常活動和潛在的攻擊。系統(tǒng)要有安全可靠的備份和恢復(fù)機制，讓電力系統(tǒng)在遭受攻擊或系統(tǒng)故障時能夠快速恢復(fù)正常運行。定期的數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)測試是保證系統(tǒng)可用性和連續(xù)性的重要步驟。安全培訓和意識提高也是不可忽視的一部分，員工應(yīng)接受網(wǎng)絡(luò)安全培訓，了解常見威脅和防范措施，以減少人為因素對系統(tǒng)安全的影響。

4.2 防護體系構(gòu)架

4.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備多層次、多重防御的特點。外圍防護層是第一道防線，用于保護整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)免受外部網(wǎng)絡(luò)攻擊，包括使用防火墻、入侵檢測和防御系統(tǒng)等技術(shù)手段，過濾和監(jiān)測來自外部的惡意流量，防止非法訪問和攻擊。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)防護層是保護電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵層。這一層應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)分割和隔離的策略，將電力系統(tǒng)劃分為多個安全域，并在每個安全域內(nèi)部部署網(wǎng)絡(luò)防護設(shè)備，限制網(wǎng)絡(luò)流量和訪問權(quán)限，防止橫向傳播和內(nèi)部攻擊。系統(tǒng)應(yīng)加強對內(nèi)部人員的身份認證和訪問控制，確保只有合法人員才能訪問關(guān)鍵系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。應(yīng)用層防護是最后一道防線，用于保護電力系統(tǒng)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)需要使用加密技術(shù)保護數(shù)據(jù)，實施嚴格的應(yīng)用程序安全審計和漏洞修補機制，加強用戶的安全意識和培訓，降低社交工程和針對性攻擊的風險。

4.2.2 防火墻技術(shù)

防火墻通過實施訪問控制策略，控制進出電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的流量。根據(jù)設(shè)定的規(guī)則和策略，過濾和檢測流量，只允許經(jīng)過授權(quán)的流量通過，攔截潛在的惡意流量。同時，防火墻使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（Network Address Translation，NAT）將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的真實網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)IP 地址，隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和細節(jié)信息，增加外界危險因素實施惡意攻擊的難度。此外，防火墻支持虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）技術(shù)，通過加密和隧道技術(shù)，實現(xiàn)安全的遠程訪問和數(shù)據(jù)傳輸。防火墻具備入侵檢測和防御功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測和檢測入侵行為，并采取相應(yīng)的防御措施?，F(xiàn)代防火墻具備應(yīng)用層的檢測和過濾能力，可定期更新和升級防火墻的軟件和規(guī)則庫，及時修補已知的漏洞，保持其與最新威脅情報的同步[5]。

4.2.3 網(wǎng)絡(luò)安全評估

網(wǎng)絡(luò)安全評估是一個系統(tǒng)性過程，旨在評估電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性，發(fā)現(xiàn)潛在的漏洞和風險，并提出相應(yīng)的改進措施。第一，網(wǎng)絡(luò)安全評估需要審查和分析電力系統(tǒng)的整體架構(gòu)和拓撲，了解各個組件和系統(tǒng)之間的關(guān)系和依賴，通過評估網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和連接性，識別出可能存在的安全隱患和攻擊路徑。第二，網(wǎng)絡(luò)安全評估需要評估現(xiàn)有的安全策略、政策和流程。這包括審查訪問控制策略、身份認證機制、數(shù)據(jù)加密策略以及應(yīng)急響應(yīng)計劃等，確保其與合規(guī)要求相符。第三，網(wǎng)絡(luò)安全評估需要評估安全意識培訓和教育的有效性，以提升人員的安全意識。第四，網(wǎng)絡(luò)安全評估需要評估電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備和應(yīng)用程序的安全性，通過對硬件和軟件的漏洞掃描、安全配置審計和代碼審計等手段，發(fā)現(xiàn)潛在的漏洞和安全弱點，并提供修補和改進建議。第五，網(wǎng)絡(luò)安全評估需要進行風險評估和威脅建模，通過分析可能的威脅情景和攻擊者的行為模式，確定潛在的風險和影響，從而制定相應(yīng)的安全措施和應(yīng)對策略。

4.2.4 入侵檢測系統(tǒng)

通過建立規(guī)則和策略，實時分析網(wǎng)絡(luò)流量，可以發(fā)現(xiàn)已知的攻擊模式和惡意行為。基于行為分析的檢測可以識別異常的用戶行為和系統(tǒng)操作，從而及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的非法活動?；跈C器學習的檢測可以識別和分類未知的攻擊模式和變種攻擊，提高檢測的準確性和效率。入侵檢測系統(tǒng)應(yīng)具備實時監(jiān)測和響應(yīng)能力，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)日志，及時發(fā)現(xiàn)和報警電力網(wǎng)絡(luò)中的異?；顒?。入侵檢測系統(tǒng)應(yīng)與其他安全設(shè)備和響應(yīng)系統(tǒng)集成，實現(xiàn)自動化的響應(yīng)和處置。例如，與防火墻和入侵防御系統(tǒng)進行協(xié)同工作，實現(xiàn)快速的阻斷和隔離惡意流量。此外，入侵檢測系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴展性和適應(yīng)性，能夠應(yīng)對不斷變化的網(wǎng)絡(luò)威脅和攻擊手段，提供全面的日志記錄和審計功能，記錄和存儲所有的網(wǎng)絡(luò)活動和事件，以供后期的溯源和調(diào)查分析。

4.2.5 網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)通過劃分電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為多個隔離的安全域，限制不同域之間的網(wǎng)絡(luò)通信和訪問權(quán)限，從而提升網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)通過使用物理設(shè)備（交換機、路由器、防火墻等），將電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個獨立的子網(wǎng)或虛擬局域網(wǎng)（Virtual Local Area Network，VLAN），實現(xiàn)物理層的隔離。這樣可以防止攻擊者跨越域界限，減少攻擊面和風險。邏輯隔離是網(wǎng)絡(luò)隔離的另一個重要手段，使用網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)（VPN 和隧道技術(shù)），在邏輯上隔開不同的網(wǎng)絡(luò)，使其彼此之間無法直接通信，以防內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)受到外部攻擊的影響。此外，訪問控制是網(wǎng)絡(luò)隔離的關(guān)鍵要素。訪問控制通過在不同的安全域之間設(shè)置嚴格的訪問控制策略，限制網(wǎng)絡(luò)流量和用戶的訪問權(quán)限，以降低惡意流量的傳播和內(nèi)部攻擊的風險。

5 結(jié) 論

隨著電力系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化發(fā)展，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全體系將變得更加復(fù)雜。在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，電力系統(tǒng)將面臨更多新的安全挑戰(zhàn)和威脅，因此建立強大、靈活和創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)安全體系勢在必行。通過不斷提升網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和策略，加強國際合作與信息共享，同時培養(yǎng)專業(yè)人才，加強網(wǎng)絡(luò)安全意識教育，構(gòu)建全社會共同參與的安全防護體系。