確保電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全的電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)

本文所介紹的電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的是確保電力信息化系統(tǒng)、電力實(shí)時(shí)閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全，目標(biāo)是抵御黑客、病毒、惡意代碼等通過(guò)各種形式對(duì)系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊，從而防止一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)事故或大面積停電等事故的出現(xiàn)。

引言

電力二次系統(tǒng)的安全防護(hù)是依據(jù)電監(jiān)會(huì)5號(hào)令以及電監(jiān)會(huì)［2006］34號(hào)文的規(guī)定并根據(jù)電廠二次系統(tǒng)系統(tǒng)的具體情況制定的，目的是設(shè)計(jì)規(guī)范電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的規(guī)劃、實(shí)施和監(jiān)管，以防范對(duì)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引起的電廠事故，保障電廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

電力二次系統(tǒng)是由地理上廣泛分布于各級(jí)發(fā)電機(jī)、變電站的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)緊密或松散的聯(lián)系而構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)，它的支持環(huán)境既包括各調(diào)度網(wǎng)絡(luò)和廠站的異構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、局域網(wǎng)絡(luò)，又包括連通各局域網(wǎng)的電力系統(tǒng)行業(yè)外聯(lián)網(wǎng)。因此，電力信息系統(tǒng)安全不同于單純的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或通信系統(tǒng)安全，為了確保電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)的安全，必須同時(shí)考慮廣泛分布而又相互聯(lián)系的業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其與計(jì)算機(jī)、通信等基礎(chǔ)支持系統(tǒng)間的交互。以下介紹某水電廠的電力二次系統(tǒng)防護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

安全防護(hù)的基本原則

1）安全分區(qū)。分區(qū)防護(hù)、突出重點(diǎn)。根據(jù)系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)的重要性和對(duì)一次系統(tǒng)的影響程度進(jìn)行分區(qū)，重點(diǎn)保護(hù)生產(chǎn)控制以及直接生產(chǎn)電力生產(chǎn)的系統(tǒng)。

2）網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)SPDnet與電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)SPInet實(shí)現(xiàn)安全隔離，并通過(guò)采用MPLS-VPN或IPSEC－VPN在SPDnet和SPInet分別形成多個(gè)相互邏輯隔離的VPN實(shí)現(xiàn)多層次的保護(hù)。

3）橫向隔離。在不同安全區(qū)之間采用邏輯隔離裝置或物理隔離裝置使核心系統(tǒng)得到有效保護(hù)。

4）縱向認(rèn)證、防護(hù)。安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ的縱向邊界部署IP認(rèn)證加密裝置；安全區(qū)Ⅲ、Ⅳ的縱向邊界必須部署硬件防火墻，目前在認(rèn)證加密裝置尚未完善情況下，使用國(guó)產(chǎn)硬件防火墻進(jìn)行防護(hù)。

電力二次系統(tǒng)的參考邏輯結(jié)構(gòu)圖如下：

安全區(qū)的劃分

根據(jù)水電廠電力二次系統(tǒng)的特點(diǎn)、目前狀況和安全要求，整個(gè)電力二次系統(tǒng)分為四個(gè)安全工作區(qū)：第一區(qū)為實(shí)時(shí)控制區(qū)，第二區(qū)為非控制業(yè)務(wù)區(qū)，第三區(qū)為生產(chǎn)管理區(qū)，第四區(qū)為管理信息區(qū)。

1、安全區(qū)Ⅰ是實(shí)時(shí)控制區(qū)，安全保護(hù)的核心。

凡是具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的系統(tǒng)或其中的監(jiān)控功能部分均應(yīng)屬于安全區(qū)Ⅰ。如各級(jí)調(diào)度的SCADA（AGC/AVC）系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（含實(shí)時(shí)控制功能）以及電廠實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等，其面向的使用者為調(diào)度員和運(yùn)行操作人員，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性為秒級(jí)，外部邊界的通信均經(jīng)由SPDnet的實(shí)時(shí)VPN。

2、安全區(qū)Ⅱ是非控制業(yè)務(wù)區(qū)

不直接進(jìn)行控制但和電力生產(chǎn)控制有很大關(guān)系，短時(shí)間中斷就會(huì)影響電力生產(chǎn)的系統(tǒng)均屬于安全區(qū)Ⅱ。屬于安全區(qū)Ⅱ的典型系統(tǒng)包括PAS、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)交易系統(tǒng)、電力模擬市場(chǎng)、功角實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。其面向的使用者為運(yùn)行方式、運(yùn)行計(jì)劃工作人員及發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)交易員等。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性是分級(jí)、小時(shí)級(jí)、日、月甚至年。該區(qū)的外部通信邊界為SPDnet的非實(shí)時(shí)VPN。

3、安全區(qū)Ⅲ是生產(chǎn)管理區(qū)

該區(qū)的系統(tǒng)為進(jìn)行生產(chǎn)管理的系統(tǒng)，典型的系統(tǒng)為DMIS系統(tǒng)、DTS系統(tǒng)、雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、氣象信息以及電廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等。該區(qū)中公共數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)可提供運(yùn)行管理人員進(jìn)行web瀏覽。該區(qū)的外部通信邊界為電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)SPInet

4、安全區(qū)IV是辦公管理系統(tǒng)

包括辦公自動(dòng)化系統(tǒng)或辦公管理信息系統(tǒng)。該區(qū)的外部通信邊界為SPInet或因特網(wǎng)。

專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)劃分

1調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)必須建立在IP+SDH的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格執(zhí)行MPLSVPN的劃分。通過(guò)MPLSVPN劃分將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)分成VPN1和VPN2。因此在縱向上安全區(qū)I的數(shù)據(jù)傳輸和交換通過(guò)VPN1來(lái)完成，安全區(qū)II的數(shù)據(jù)傳輸和交換通過(guò)VPN2來(lái)完成。

2安全區(qū)III網(wǎng)絡(luò)（調(diào)度生產(chǎn)管理信息OMS網(wǎng)絡(luò)）

安全區(qū)III網(wǎng)絡(luò)（調(diào)度生產(chǎn)管理信息OMS網(wǎng)絡(luò)）主要是在縱向上各級(jí)調(diào)度部門(mén)傳輸調(diào)度生產(chǎn)管理信息，屬于管理信息大區(qū)，它與安全區(qū)IV網(wǎng)絡(luò)之間主要通過(guò)防火墻隔離。

3、安全區(qū)之間的橫向隔離及縱向防護(hù)

在各安全區(qū)之間均需選擇適當(dāng)安全強(qiáng)度的隔離裝置。具體隔離裝置的選擇不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)安全的要求，還需要考慮帶寬及實(shí)時(shí)性的要求。安全區(qū)之間隔離裝置必須是國(guó)產(chǎn)并經(jīng)過(guò)國(guó)家或電力系統(tǒng)有關(guān)部門(mén)認(rèn)證。

安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅱ之間的隔離要求：

采用硬件防火墻可使安全區(qū)之間邏輯隔離。禁止跨越安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅱ的E-MAIL、WEB、telnet、rlogin。

安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ之間的隔離要求：

采用物理隔離裝置可使安全區(qū)之間物理隔離。禁止跨越安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ的非數(shù)據(jù)應(yīng)用穿透

物理隔離裝置的安全防護(hù)強(qiáng)度適應(yīng)由安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ向安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ的單向數(shù)據(jù)傳輸。由安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ向安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ的單向數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)安全數(shù)據(jù)過(guò)濾網(wǎng)關(guān)串接物理隔離裝置。

同一安全區(qū)間縱向防護(hù)與隔離：

同一安全區(qū)間縱向聯(lián)絡(luò)使用VPN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接

安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ分別使用SPDnet的實(shí)時(shí)VPN1與非實(shí)時(shí)VPN2

安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ分別使用SPInet的VPN

防病毒措施

病毒防護(hù)是電力二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)必須的安全措施。病毒的防護(hù)應(yīng)該覆蓋所有安全區(qū)的主機(jī)與工作站。特別在安全區(qū)I、II要建立獨(dú)立的防病毒中心，病毒特征碼要求必須以離線的方式及時(shí)更新。安全區(qū)III的防病毒中心原則上可以和安全區(qū)IV的防病毒中心共用。防病毒軟件要求覆蓋所有服務(wù)器及客戶(hù)端，對(duì)關(guān)鍵服務(wù)器實(shí)時(shí)查毒，對(duì)于客戶(hù)端定期進(jìn)行查毒，制定查毒策略，并備有查殺記錄。

其他安全防護(hù)措施

1、數(shù)據(jù)與系統(tǒng)備份

對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用的數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行備份，確保數(shù)據(jù)損壞、系統(tǒng)崩潰情況下快速恢復(fù)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的可用性。

2、入侵檢測(cè)IDS

對(duì)于安全區(qū)I與II，建議統(tǒng)一部署一套IDS管理系統(tǒng)?？紤]到調(diào)度業(yè)務(wù)的可靠性，采用基于網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)（NIDS），其IDS探頭主要部署在：

安全區(qū)I與II的邊界點(diǎn)、SPDnet的接入點(diǎn)、以及安全區(qū)I與II內(nèi)的關(guān)鍵應(yīng)用網(wǎng)段。其主要的功能用于捕獲網(wǎng)絡(luò)異常行為，分析潛在風(fēng)險(xiǎn)，以及安全審計(jì)。

對(duì)于安全區(qū)III，禁止使用安全區(qū)I與II的IDS，與安全區(qū)IV的IDS系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃部署。

3、主機(jī)防護(hù)

主機(jī)安全防護(hù)主要的方式包括：安全配置、安全補(bǔ)丁、安全主機(jī)加固。

安全配置

通過(guò)合理地設(shè)置系統(tǒng)配置、服務(wù)、權(quán)限，減少安全弱點(diǎn)。禁止不必要的應(yīng)用，作為調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)的專(zhuān)用主機(jī)或者工作站，嚴(yán)格管理系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的安裝與使用。

安全補(bǔ)丁

通過(guò)及時(shí)更新系統(tǒng)安全補(bǔ)丁，消除系統(tǒng)內(nèi)核漏洞與后門(mén)。

主機(jī)加固

安裝主機(jī)加固軟件，強(qiáng)制進(jìn)行權(quán)限分配，保證對(duì)系統(tǒng)的資源（包括數(shù)據(jù)與進(jìn)程）的訪問(wèn)符合定義的主機(jī)安全策略，防止主機(jī)權(quán)限被濫用。

4、CA與身份認(rèn)證

基于PKI的CA認(rèn)證系統(tǒng)為電力調(diào)度生產(chǎn)及管理系統(tǒng)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上的用戶(hù)、關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器提供數(shù)字證書(shū)服務(wù)。最終CA認(rèn)證體系結(jié)構(gòu)圖如下所示：

建立健全安全管理的工作體系

電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)工作涉及電力企業(yè)的建設(shè)、運(yùn)行、檢修和信息化等多個(gè)部門(mén)，是跨專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)性工作，加強(qiáng)和規(guī)范管理是確實(shí)保障電力二次系統(tǒng)安全管理的重要措施，管理到位才能杜絕許多不安全事件的發(fā)生。因此建立健全安全管理的工作體系，第一是要建立完善的安全管理制度，第二是要明確各級(jí)的人員的安全職責(zé)。

結(jié)束語(yǔ)：

本文根據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)工作特點(diǎn)，介紹了水電廠電力二次系統(tǒng)統(tǒng)的安全防護(hù)的原則、劃分和措施，以防范對(duì)電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引起的電力系統(tǒng)事故，保障三門(mén)峽水電廠電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。