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電力系統(tǒng)通信安全措施研究

文檔作者：雷煜卿周靜張睿汭盧利峰文檔來(lái)源：中國(guó)電力科學(xué)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月07日
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中圖分類(lèi)號(hào):TN918.91文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào)1672-4844(201301-00101-06
電力系統(tǒng)通信安全措施研究
雷煜卿,周靜,張睿汭盧利峰
(中國(guó)電力科學(xué)研究院,北京100192)
摘要:電力通信安全是智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要內(nèi)容,基本要求是機(jī)密性、完整性、有效性和不可抵賴(lài)
性。在基于EC62351標(biāo)準(zhǔn)電力通信安全防護(hù)基礎(chǔ)上,文章總結(jié)了電網(wǎng)常用電力通信安全防護(hù)技術(shù)
與措施,以及實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)通信安全的主要體系與關(guān)鍵技術(shù),如PK基礎(chǔ)設(shè)施、IEC62351技術(shù)規(guī)范等。
結(jié)合EC62351標(biāo)準(zhǔn)下的風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景示例,提出EC62351下的監(jiān)控系統(tǒng)通信安全方案存在的
問(wèn)題。通過(guò)對(duì)電力通信安全的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用分析,指出EC62351下的電力通信安全依然存在潛
在威脅,將是今后研究解決的重點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:電力通信安全;安全需求與策略;PKI安全體系;EC62351安全規(guī)范
安全防護(hù)
絕訪問(wèn)和干擾故障。
0引言
與此類(lèi)似的電力企業(yè)推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)管理信息
隨著電網(wǎng)智能化程度的提高,通信技術(shù)在電網(wǎng)化過(guò)程中開(kāi)展的信息共享和集成系統(tǒng)建設(shè),擴(kuò)大
中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,同時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)存在的安全隱了信息傳輸?shù)姆秶途W(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性,IEC61850
患和威脅引起了廣泛關(guān)注。對(duì)于電力基礎(chǔ)設(shè)施任IEC60870-104/IEC61968/IEC61970等基于TCP/IP
何威脅性數(shù)據(jù)一旦入侵電力通信網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行數(shù)據(jù)截協(xié)議與企業(yè)總線(xiàn)技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)大量應(yīng)用,打破了
獲、篡改、偽造,將會(huì)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)拒動(dòng),上傳數(shù)據(jù)專(zhuān)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用的傳統(tǒng)概念,而相應(yīng)的通信安全協(xié)議
亂和整定參數(shù)錯(cuò)誤等,將嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安并不完善。在這種背景下的信息安全和通信保密的
全穩(wěn)定運(yùn)行,甚至引發(fā)災(zāi)難性事故3
要求變得非常迫切。
電力通信安全隱患來(lái)自多方面的因素,包括通
信方式、通信協(xié)議等。電力通信廣泛采用光纖通信,1電力系統(tǒng)通信安全要求與策略
光纖通信方式并不是絕對(duì)安全的通信通道,面臨的
電力系統(tǒng)通信是為滿(mǎn)足電力系統(tǒng)運(yùn)行、維修和
安全威脅有耦合器切入獲取信號(hào)光纖彎曲耦合竊理的需要而進(jìn)行的信息傳輸與交換,所依賴(lài)的傳輸通
取信號(hào)、逝波耦合竊取信號(hào)等。采用無(wú)線(xiàn)通信方道是電力通信網(wǎng)。為了安全經(jīng)濟(jì)的發(fā)供電、合理地分
式面臨的安全威脅比有線(xiàn)通信技術(shù)更嚴(yán)重,由于無(wú)配電能、保證電力質(zhì)量指標(biāo)、及時(shí)地處理和防止系統(tǒng)
線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波在空中傳輸數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)發(fā)射事故,需要建立與集中管理、統(tǒng)一調(diào)度相適應(yīng)的通信
機(jī)覆蓋區(qū)域內(nèi)所有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)都能接觸到這些系統(tǒng),并且電力調(diào)度通信網(wǎng)具備高度可靠、實(shí)時(shí)傳輸、
數(shù)據(jù)。因此外部人員可以輕易地繞過(guò)防火墻,未經(jīng)安全有效的特點(diǎn)。因此結(jié)合電力系統(tǒng)通信在電網(wǎng)運(yùn)
授權(quán)訪問(wèn)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò),竊取、篡改和插入信息,造拒行中的重要作用,其通信安全要求具有機(jī)密性、完整
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性、有效性和抗抵賴(lài)性(可審查性)4個(gè)基本特征抗抵賴(lài)性:加強(qiáng)各種行為的管理,防止否認(rèn)已經(jīng)
機(jī)密性:指信息不泄露給非授權(quán)用戶(hù)、實(shí)體或過(guò)發(fā)生的行為或確認(rèn)行為沒(méi)有發(fā)生過(guò)。主要為出現(xiàn)的
程,保證授權(quán)用戶(hù)信息的保密性、可信性和真實(shí)性。安全問(wèn)題提供可查詢(xún)的依據(jù)與手段。
完整性:指數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、交換和傳輸過(guò)程中保持按照電力系統(tǒng)通信面臨的威脅, IEC WGI15工
不被修改、破壞和丟失的特性,需要保證數(shù)據(jù)的原始作組描述了安全要求下的通信安全威脅形式及主要
信息。
網(wǎng)絡(luò)攻擊形式。電力系統(tǒng)通信安全要求、威脅和攻
有效性:指防止拒絕訪問(wèn)服務(wù)和確保授權(quán)訪問(wèn)擊形式如圖1所示。
需要信息。在被授權(quán)實(shí)體需要訪問(wèn)信息時(shí),能夠訪
針對(duì)電力通信中的威脅,可以依據(jù)通信安全的
問(wèn)并提供認(rèn)證訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下拒絕服務(wù)、破壞網(wǎng)絡(luò)要求,在保障合法授權(quán)、信息完整、有效訪問(wèn)和不可
和系統(tǒng)正常運(yùn)行的行為都屬于有效性攻擊。通信系抵賴(lài)前提下采用一些實(shí)現(xiàn)信息與通信安全的防護(hù)措
統(tǒng)有效性要考慮客觀存在的故障因素以及病毒、非施增強(qiáng)電力通信的安全水平,常用通信安全防護(hù)措
法入侵等人為因素。
施見(jiàn)表1所列。
安全要求
安全威脅
攻擊形式
聽(tīng)商聽(tīng)
網(wǎng)絡(luò)電磁射
頻截獲
保密性
違反授權(quán)
完整
性
改
安全防護(hù)
有效性
拒絕服務(wù)
不可抵性抵糧
圖1電力系統(tǒng)通信安全要求、威脅和攻擊形式
 Fig. 1 Requirements, threats and attack methods of power syst
表1常用通信安全防護(hù)措施
 Tab.1Common
 nication security measures
安全措施
描述與說(shuō)明
用戶(hù)名/口令實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)訪問(wèn)客戶(hù)的身份認(rèn)證。通過(guò)授權(quán)用戶(hù)一定范圍的訪問(wèn)權(quán)限,實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)操作的能力
數(shù)字證書(shū)是互聯(lián)網(wǎng)通信中標(biāo)志通信各方身份信息的一系列數(shù)據(jù),是由權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)行,可以在網(wǎng)上用于識(shí)別對(duì)方的身份
防DOS攻擊即拒絕服務(wù)攻擊,是攻擊者想辦法讓目標(biāo)機(jī)器停止提供服務(wù)的手段,是黑客常用的攻擊手段
通過(guò)記錄用戶(hù)行為監(jiān)控用戶(hù)的活動(dòng),同時(shí)提供一個(gè)集中日志存儲(chǔ)、分析和管理的平臺(tái),以及協(xié)同防火墻、人侵檢測(cè)系統(tǒng)
安全審計(jì)等安全措施協(xié)同工作,從而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的違反安全規(guī)則的行為
入侵檢測(cè)(IDS)是一種對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行即時(shí)監(jiān)視,在發(fā)現(xiàn)可疑傳輸時(shí)發(fā)出警報(bào)或采取主動(dòng)反應(yīng)措施的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備
德由和組
防火墻由軟件和硬件設(shè)備組合在內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)與公共網(wǎng)之間的界面上構(gòu)造的保護(hù)屏障
訪問(wèn)控制主體依據(jù)某些控制策略或權(quán)限對(duì)客體本身或其資源進(jìn)行的不授權(quán)訪問(wèn)。基于角色的訪問(wèn)控制中權(quán)限與角色相關(guān)聯(lián)
防病毒/間謀在計(jì)算機(jī)程序中插入的破壞計(jì)算機(jī)功能或破壞數(shù)據(jù)影響計(jì)算機(jī)使用并且能夠自我復(fù)制的一組計(jì)算機(jī)指令或程序代碼
備份/恢復(fù)備份是一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)庫(kù)管理工作;恢復(fù)是與備份相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)維護(hù)和管理操
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安全措施,也允許同時(shí)使用安全和不安全的通信。
2電力系統(tǒng)通信安全體系與協(xié)議
4)IEC62351-5協(xié)議。該協(xié)議針對(duì)IEC60870
電力系統(tǒng)通信安全經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已建立起5-101以及部分的102、103和網(wǎng)絡(luò)版本(1EC60870-
一套綜合性的安全防護(hù)體系,包含了利用多種技術(shù)5-104和DNP3.0)提供不同的解決辦法。身份認(rèn)證
實(shí)現(xiàn)認(rèn)證加密、完整和有效等安全功能。
是其提供的唯一安全措施,包括地址欺騙、重放、修
2.1公鑰基礎(chǔ)設(shè)施
改和一些拒絕服務(wù)攻擊的認(rèn)證機(jī)制,但不嘗試解決
公鑰基礎(chǔ)設(shè)施( Public Key Infrastructure,PK竊聽(tīng)、流量分析或需要加密的拒絕
是一個(gè)基于非對(duì)稱(chēng)密碼算法原理和技術(shù)提供安全服5)IEC62351-6協(xié)議。針對(duì)IEC61850對(duì)等平
務(wù)的具有通用性的安全基礎(chǔ)設(shè)施,是遵循標(biāo)準(zhǔn)的公臺(tái)的安全性,即變電站LAN的不可路由的對(duì)等通信
鑰加密技術(shù)為網(wǎng)上電子商務(wù)、電子政務(wù)開(kāi)展提供一多播數(shù)據(jù)包標(biāo)準(zhǔn)。身份認(rèn)證是此標(biāo)準(zhǔn)所提供的唯一
整套安全的基礎(chǔ)平臺(tái)。PK1管理平臺(tái)能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中安全措施,EC62351-6為這些報(bào)文的數(shù)字簽名提供
需要采用加密和數(shù)字簽名等安全服務(wù)的用戶(hù)提供所一種涉及最少計(jì)算要求的機(jī)制
需的密鑰和證書(shū)管理能力,用戶(hù)可以利用PK1平臺(tái)6)IE62351-7協(xié)議。指定了電力行業(yè)用于網(wǎng)
提供的安全服務(wù)進(jìn)行安全通信。
絡(luò)和系統(tǒng)管理的通信信息庫(kù)。
一個(gè)完整的PK1系統(tǒng)必須具備權(quán)威認(rèn)證授權(quán)7)IEC62351-8協(xié)議。提供基于角色的訪問(wèn)控
(Certificate Authority,Ca)機(jī)構(gòu)數(shù)字證書(shū)庫(kù)、密鑰制的技術(shù)規(guī)范
備份及恢復(fù)系統(tǒng)、證書(shū)作廢系統(tǒng)和應(yīng)用接口等基本2.3傳輸層安全協(xié)議
組成部分。在PK提供的加密認(rèn)證體系中,CA負(fù)
傳輸層中安全套接層( Secure Socket Layer
責(zé)與普通用戶(hù)發(fā)生聯(lián)系,其他部分沒(méi)有與用戶(hù)發(fā)生SSL)及其后續(xù)的TLS是在互聯(lián)網(wǎng)上提供保密安全
聯(lián)系,對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于透明協(xié)議。
信道的加密協(xié)議,對(duì)如網(wǎng)站、電子郵件、網(wǎng)上傳真等安
2.2IEC62351電力通信安全協(xié)議體系
的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行保密。SSL和TLS有輕微差別,但全
IEC62351是針對(duì)電力系統(tǒng)中通信協(xié)議2種規(guī)范大致相同
防
(EC60870-5EC60870-6,IEC61850,EC61970
sL協(xié)議設(shè)計(jì)在TCP/IP協(xié)議與應(yīng)用層協(xié)議之護(hù)
61968系列和DNP3.0)的安全運(yùn)行而開(kāi)發(fā)的數(shù)間,為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸提供安全支持。SSL協(xié)議設(shè)計(jì)
據(jù)和通信安全標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)全名為電力系統(tǒng)管理及關(guān)成2層:sL記錄協(xié)議建立在可靠的傳輸層協(xié)議(如
聯(lián)的信息交換數(shù)據(jù)和通信安全性。該標(biāo)準(zhǔn)為T(mén)CP/TCP)上,為應(yīng)用層協(xié)議提供數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密等
IP,MMS,IEC60870-5,IEC61850等不同通信平臺(tái)提功能支持:SL握手協(xié)議建立在SSL記錄協(xié)議上,
供了安全通信解決辦法并且指定了電力系統(tǒng)運(yùn)行所用于在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始前,通信雙方進(jìn)行身份
特別要求的網(wǎng)絡(luò)管理和訪問(wèn)控制等的技術(shù)規(guī)范認(rèn)證、協(xié)商加密算法、交換加密密鑰等
1)iec62351-1和62351-2協(xié)議是EC62351
相似過(guò)程的TLS記錄協(xié)議,1條記錄包含長(zhǎng)度
系列協(xié)議的概述和術(shù)語(yǔ),描述了電力通信安全的背域、描述域和內(nèi)容域。在得到要發(fā)送的消息后,將
景和范圍
數(shù)據(jù)變成分組、進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮處理(可選)計(jì)算數(shù)據(jù)
2)IEC62351-3協(xié)議。該協(xié)議涉及TCP/IP通分組的密碼校驗(yàn)值MAC加密數(shù)據(jù),然后發(fā)送數(shù)據(jù)
信平臺(tái)的安全性規(guī)范,包括EC60870-6TASE.2、接收時(shí)消息首先被解密,然后校驗(yàn)MAC、解壓縮重
IEC61850ACSI和EC60870-5-104該標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)組,最后傳遞給協(xié)議的高層客戶(hù)
用在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)網(wǎng)安全規(guī)范,實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證、保密TLS握手協(xié)議完成建立連接會(huì)話(huà)狀態(tài)的密碼
和完整性的安全要求,采用的安全措施是傳輸層安學(xué)參數(shù),該過(guò)程在TLS記錄協(xié)議之上進(jìn)行。當(dāng)基
全(Transport Layer Security,TLs)協(xié)議。
于TLS協(xié)議的客戶(hù)和服務(wù)器開(kāi)始第1次通信時(shí),
3)IEC62351-4協(xié)議。該協(xié)議提供了包括制首先需要協(xié)商協(xié)議版本,選擇密碼算法,相互進(jìn)行
造報(bào)文規(guī)范( Manufacturing Message Specification,認(rèn)證(可選功能),并使用公鑰密碼基礎(chǔ)設(shè)施生成共
MMS)(9506標(biāo)準(zhǔn))平臺(tái)的安全性,包括TASE.和享秘密。然后可以通過(guò)共享密鑰加密信息進(jìn)行安
IEC61850TLs和身份認(rèn)證是其主要配置和利用的全通信。
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2.4VPN網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議
8
虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)(Virtual Private Network,vP)風(fēng)機(jī)
是虛擬出來(lái)的企業(yè)內(nèi)部專(zhuān)線(xiàn),實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于建立了
制器
 INTERNET
光纜的物理專(zhuān)線(xiàn)的效果。VPN通過(guò)特殊的加密通
風(fēng)機(jī)控
信協(xié)議穿過(guò)連接不同地方的2個(gè)或多個(gè)企業(yè)內(nèi)部
制器
 Internet網(wǎng),在這些子網(wǎng)之間構(gòu)建安全、穩(wěn)定的虛擬
風(fēng)機(jī)控
隧道。虛擬VPN技術(shù)在企業(yè)分支機(jī)構(gòu)、商業(yè)伙伴及
制器
加盟公司內(nèi)部建立可信的通信通道,保證數(shù)據(jù)的安
圖2風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)部署方案
全傳輸。
 Fig.2 Deployment scheme of communication network of
vN的發(fā)展經(jīng)歷了 IPSEC VPN和 SSL VPN
 the wind farm monitoring system
階段。 IPSEC VPN是比較完整的VPN技術(shù)提權(quán)和訪問(wèn)控制、完整性、機(jī)密性、不可抵賴(lài)性
出 IPSEC VPN原因有2個(gè):①原來(lái)的TCP/IP體針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的通信安全要求,按照IEC62351的
系中沒(méi)有包括安全的設(shè)計(jì), IPSEC VPN引進(jìn)了完通信防護(hù)措施,建立TLS實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證、機(jī)密性和完
整的安全機(jī)制,包括加密、認(rèn)證和數(shù)據(jù)防篡改功能整性等功能,保障數(shù)據(jù)安全通信;并且采用基于角色
 Internet迅速發(fā)展,很多客戶(hù)希望能夠利用這種上訪問(wèn)控制(ole- Based Access Control,RBAC)機(jī)制
網(wǎng)的帶寬,實(shí)現(xiàn)異地網(wǎng)絡(luò)的互連通。
確保系統(tǒng)訪問(wèn)安全。
 SSL VPN的發(fā)展對(duì)現(xiàn)有SSL應(yīng)用是一個(gè)補(bǔ)充,3.1訪問(wèn)控制組件結(jié)構(gòu)
增加了訪問(wèn)控制和執(zhí)行安全的級(jí)別和能力。SSL通
基于角色的訪問(wèn)控制組件結(jié)構(gòu)如圖3所示。
過(guò)加密方式保護(hù)在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)安全性,操
監(jiān)控中心
安作過(guò)程比較簡(jiǎn)單,只是給Web服務(wù)器提供一個(gè)數(shù)字
全證書(shū),而瀏覽器上SSL加密是自動(dòng)應(yīng)用的。
口令散列算法
防2.5數(shù)字簽名
用戶(hù)名
口令認(rèn)證
護(hù)
在電子商務(wù)中,傳送的文件是通過(guò)電子簽名證
數(shù)據(jù)庫(kù)密碼計(jì)算
明當(dāng)事人身份與數(shù)據(jù)真實(shí)性的。數(shù)字簽名是通過(guò)操作登錄、權(quán)限、發(fā)起時(shí)間結(jié)束時(shí)間
--A或控制器
個(gè)單向函數(shù)對(duì)要傳送的報(bào)文進(jìn)行處理得到的用以認(rèn)
證報(bào)文來(lái)源并核實(shí)報(bào)文是否發(fā)生變化的字母數(shù)字
圖3基于角色的訪問(wèn)控制組件結(jié)構(gòu)
串。加密與數(shù)字簽名的區(qū)別是數(shù)據(jù)加密是保護(hù)數(shù)據(jù)
 Fig.3 The structure of role-based access contro
 components
的最基本方法,只能防止第三者獲得真實(shí)數(shù)據(jù)。電
子簽名則可以解決抵賴(lài)、偽造、篡改及冒充等問(wèn)題。
用戶(hù)登錄 SCADA系統(tǒng)或訪問(wèn)風(fēng)電機(jī)組控制器
3基于C62351風(fēng)電場(chǎng)通信安全示例分析
時(shí)操作步驟如下。
1)在對(duì)話(huà)框按照提示輸入用戶(hù)名和密碼,通過(guò)
風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是重要的組成部用戶(hù)名和密碼訪問(wèn) SCADA系統(tǒng)或風(fēng)電機(jī)組控制器。
分風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用通信標(biāo)準(zhǔn)EC61400-25,密碼經(jīng)過(guò)散列函數(shù)安全處理后進(jìn)行傳輸
是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的延伸,旨在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)中不同供2)SCADA系統(tǒng)或風(fēng)電機(jī)組控制器驗(yàn)證用戶(hù)名、
應(yīng)商設(shè)備之間的自由通信。
計(jì)算密碼并進(jìn)行驗(yàn)證,然后進(jìn)行用戶(hù)權(quán)限解析,返回
目前,電力系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)中監(jiān)控中心有2種部署用戶(hù)權(quán)限和有效操作時(shí)間等。
模式,其中一種是以以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)接入點(diǎn)的互聯(lián),3)用戶(hù)在權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行所需操作。退出時(shí)需
將該風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)參量通要注銷(xiāo)用戶(hù),釋放占用的 SCADA系統(tǒng)或風(fēng)電機(jī)組
過(guò) Internet送至遠(yuǎn)距離監(jiān)控中心,由監(jiān)控中心對(duì)風(fēng)電控制器的資源。
場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、維護(hù)和調(diào)度風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系3.2通信安全組件
統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)部署方案如圖2所示。
風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控通信系統(tǒng)采用TCP/IP通信協(xié)議,基
風(fēng)電場(chǎng)的通信安全要求具體以下特征:認(rèn)證、授于該通信協(xié)議的訪問(wèn)口令和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都是以明文方
042013年第11卷第1期
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式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。為了防止傳輸中被未授權(quán)的用戶(hù)程,提供的密鑰無(wú)法滿(mǎn)足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的技術(shù)指
竊聽(tīng)、算改和進(jìn)行其他非法操作,基于 TCPIP的通標(biāo)要求。二是自動(dòng)化數(shù)據(jù)加密使用的通信密鑰由主
信網(wǎng)絡(luò)通常采用TLS加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)保密通信。通信密鑰生成而加密算法和主密鑰協(xié)商完成后,不再進(jìn)
安全組件利用密碼算法、證書(shū)、MAC及數(shù)字簽名實(shí)行握手協(xié)議。因此通信中所有安全的實(shí)現(xiàn)完全依靠
現(xiàn)身份認(rèn)證、加密和解密、完整性等功能。同時(shí)抗擊對(duì)主密鑰的保護(hù),如果主密鑰管理不妥被泄露,則通
一系列攻擊和威脅,例如竊聽(tīng)、中間人攻擊、哄騙重信傳輸中的加密數(shù)據(jù)包極可能被破譯。
放及抵賴(lài),具有身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)完整性和3)信息完整性驗(yàn)證算法存在破解的威脅。sSL
防抵賴(lài)等安全特性。
主要提供2種散列算法MD5和SHA。這2種算法
通信安全組件TLS工作流程如圖4所示。
曾被認(rèn)為非常安全,但是目前已經(jīng)提出了破解MD5
----------------
和SHA算法的方法。在數(shù)小時(shí)內(nèi)就可以很快找到
客戶(hù)端
MD5或SHA的碰撞,即2個(gè)文件可以產(chǎn)生相同的
客戶(hù)HEO
服務(wù)器H
!摘要值。這將會(huì)威脅到采用該算法進(jìn)行傳輸信息完
請(qǐng)求服務(wù)器證書(shū)
整性校驗(yàn)的電網(wǎng)通信事件。
w
 TLS
認(rèn)證
加載證書(shū)
握手協(xié)議KEY交換
KEY交換
4結(jié)語(yǔ)
結(jié)束
握手結(jié)束
F================
電力系統(tǒng)通信安全是智能電網(wǎng)發(fā)展中非常關(guān)鍵
分段壓縮
解密
的方面,確保電力系統(tǒng)信息化的各類(lèi)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)
MAC加密
驗(yàn)證MAC
行。國(guó)際智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)就電力通信協(xié)議
信息安全傳輸
解密重組
信息安全傳輸
安全方面制定了EC62351系列標(biāo)準(zhǔn),這將有力推動(dòng)
電力通信安全技術(shù)的發(fā)展。
安
記錄協(xié)議
分段壓縮
解密
電力系統(tǒng)通信安全防護(hù)技術(shù)仍然存在諸多問(wèn)全
MAC加密
解密重組
題。如基于PKI的通信安全機(jī)制不滿(mǎn)足變電站自動(dòng)防
信息安全傳輸
信息安全傳輸
化系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)、配電自動(dòng)化遠(yuǎn)程配電護(hù)
終端等場(chǎng)景的安全加密需求,采用復(fù)雜的加密算法
關(guān)閉響應(yīng)
關(guān)閉響應(yīng)
和密鑰分配管理方案是耗時(shí)的過(guò)程,無(wú)法滿(mǎn)足電力
L-----
系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)快速的要求。
圖4通信安全組件TS工作流程
目前出現(xiàn)了新的通信安全技術(shù)即量子保密通信技
 Fig. TLS business process of communication
術(shù),該技術(shù)基于量子力學(xué)原理,提供不同于PKI的加密
 security component
密鑰分配方案,在通信過(guò)程中雙方能夠獲取并分享
以上對(duì)目前IEC62351標(biāo)準(zhǔn)下的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系個(gè)隨機(jī)的安全的密鑰加密和解密信息,能確保兩地之
統(tǒng)的通信安全應(yīng)用進(jìn)行了分析。通過(guò)這個(gè)典型應(yīng)用,間密鑰分配的絕對(duì)安全性,甚至可以對(duì)抗量子計(jì)算下
可以看到在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和通信安全上采用的安全的信息竊取問(wèn)題,從而保證通信過(guò)程的絕對(duì)安全
解決方案仍是存在問(wèn)題的
因此對(duì)于電力通信安全面臨的問(wèn)題,需要深入
1)可應(yīng)用的SSL/TLS協(xié)議加密級(jí)別較低。因開(kāi)展電力系統(tǒng)通信安全的研究,完善基于EC62351
為美國(guó)政府認(rèn)為加密技術(shù)屬于軍用品,這樣國(guó)內(nèi)可安全機(jī)制,在密鑰管理、密鑰分配、加密級(jí)別、加密方
采用的加密產(chǎn)品的加密級(jí)別不足,SSL的密鑰交換案、全認(rèn)證等深研究,形成適合電力系統(tǒng)的電力
算法只能使用長(zhǎng)度小于512bit的密鑰,SSL數(shù)據(jù)對(duì)通信安全體系。
稱(chēng)加密算法只能使用長(zhǎng)度小于40位的密鑰,因此通
參考文獻(xiàn):
信安全存在嚴(yán)重缺陷。
2)PKI密鑰管理機(jī)制不滿(mǎn)足電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加密張媛.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全防護(hù)及安全加固山東電機(jī)工
傳輸要求。一是自動(dòng)化數(shù)據(jù)的傳輸需要嚴(yán)格的實(shí)時(shí)
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編輯張京娜
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收稿日期:2012-12-10
安
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護(hù)
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系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣東電力,2009,23(7):24-27.3
統(tǒng)通信及其新技術(shù)和智能電網(wǎng)通信安全的研究工作
 CHEN Fei, QIN Chao. Design and implementation of PCSS-2000
 power dispatching digital cerific
盧利峰(1978-),男,甘肅慶陽(yáng)人,工程師,從事電力系
 in Yunnan power dispatch
統(tǒng)通信的研究工作
 center()]. Guangdong Electric Power, 2009, 23(7): 24-27,32
 Research on Communication Security Measures for the Power System
 LEI Y-qing, ZHOU Jing. ZHANG Rui-rui, LV Li-feng
 (China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China)
 Abstract: As an important eler
 of smart grids, power communication security's basic
 require
 ty and non-repudiation. Based on the power communication
 on technologies and measures of communication security,
 logies such as PKI security infrastructure, IEC62351
 ts. Further, for an example of the wind farm using
 on security issues of the monitoring system still exist. Thus,
 ty based on the IEC62351 security specification is needed.
 Key words: electrical power com
 infrastructure; IEC62351 security specification
 cation security; security requirements and countermeasures; PKI security
2013年第11卷第1期
10
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