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[摘要] 针对电力二次系统的网络安全问题，中南民族大学计科院网络工程研究人员，从专业管理和电力网络安全角度出发，通过深入研究，介绍了影响电力系统网络安全的各种因素，分析了电力网络其所面临的威胁的种类，剖析了攻击电力系统网络的途径和方法，介绍了各种病毒、黑客、恶意代码、程序等等时时威胁着电力网络安全的可能性。提出了电力系统的网络安全风险控制解决方案。
[关键词] 电力系统 网络安全 风险控制
1 概述
2008年对于电力部门来说，保奥运，确保电网和系统安全，是各发电集团公司、国家电网公司、南方电网公司的头等大事。保护电力业务系统的安全，其核心在于保护电力数据的安全，包括数据存储、传输的安全。影响电力系统网络安全的因素很多，有些因素可能是有意的，也可能是无意的误操作；可能是人为的或是非人为的；也有可能是内部或外来攻击者对网络系统资源的非法使用。
以前由于电力系统一直以来网络结构和业务系统的相对封闭，电力系统出现的网络安全问题也基本产生于内部。但是，随着近年来与外界接口的增加，特别是与政府、金融机构等合作单位中间业务的接口、网上服务、三网融合、数据大集中应用、内部各系统问的互联互通等需求的发展，其安全问题不仅仅局限于内部事件了，来自外界的攻击已越来越多，已经成为电力系统不可忽视的威胁来源。但是，未来电力系统网上服务所采用的策略一般是由各省公司做统一对外服务出口，各级分局或电力公司和电厂将没有对外的出口；从内部业务应用的角度来看，除大量现存的C／S结构以外，还将出现越来越多的内部B／S结构应用。
所以，对于电力系统整体来说，主要问题仍有一大部分是内部安全问题。其所面临的威胁大体可分为两种：一是对网络中通讯、信息的威胁；二是对网络中设备的威胁，造成电力系统瘫痪。对于电力系统来说，主要是保护电力业务系统的安全，其核心在于保护电力数据的安全，包括数据存储，数据传输的安全。
2 电力网络信息系统安全的威胁
2.1 人为的无意失误
如果网络安全配置不当造成的安全漏洞，包括安全意识、用户口令、账号、共享信息资源等都会对网络安全带来威胁。主机存在系统漏洞，通过电力网络入侵系统主机，并有可能登录其它重要应用子系统服务器或中心数据库服务器，进而对整个电力系统造成很大的威胁。
2.2 人为的恶意攻击
这是计算机网络所面临的最大威胁，黑客的攻击和计算机犯罪就属于这一类。此类攻击又可以分为以下两种：一种是主动攻击，它以各种方式有选择地破坏信息的可用性和完整性；另一类是被动攻击，它是在不影响网络正常工作的情况下，进行截获、窃取、破译以获得重要机密信息。这两种攻击均可对计算机网络造成直接的极大的危害，并导致机密数据的泄漏和丢失。由于windows操作系统的漏洞不断出现，针对windows操作系统漏洞的各种电脑病毒攻击也日益多了起来。尤其是2003年8月份和2006年5月出现的冲击波蠕虫病毒和恶意程序给全世界80％的计算机造成了破坏，安徽省电力公司系统内也有多个供电企业的信息系统遭到病毒的破坏，这一事件给网络安全再次敲响了警钟!
3 网络安全风险和威胁的具体表现形式
电力系统网络的安全性和可靠性已成为一个非常紧迫的问题。电力安全方案要能抵御黑客、病毒、恶意代码等通过各种形式对系统发起的恶意破坏和攻击，特别是能够抵御集团式攻击，防止由此导致的一次系统事故或大面积停电事故，二次系统的崩溃或瘫痪，以及有关信息管理系统的瘫痪。必须提出针对以上事故的各种应急预案。随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展，电力系统网上开展的业务及应用系统越来越多，要求在业务系统之间进行的数据交换也越来越多，对电力网络的安全性、可靠性、实时性提出了新的严峻挑战。其安全风险和威胁的具体表现形式如下：
(1)UNIX和Windows主机操作系统存在安全漏洞。
(2)Oracle、Sybase、MS SQL等主要关系型数据库的自身安全漏洞。
(3)重要应用系统的安全漏洞，如：MS IIS或Netscape WEB服务应用的“缓存区溢出”等，使得攻击者轻易获取超级用户权限。核心的网络设备，如路由器、交换机、访问服务器、防火墙存在安全漏洞。
(4)利用TCP／IP等网络协议自身的弱点(DDOS分布式拒绝服务攻击)，导致网络瘫痪。网络中打开大量的服务端口(如RPC、FTP、TELNET、SMTP、FINGER等)，容易被攻击者利用。黑客攻击工具非常容易获得，并可以轻易实施各类黑客攻击，如：特洛伊木马、蠕虫、拒绝服务攻击、分布式拒绝服务攻击，同时可利用ActiveX、Java、JavaScript、VBS等实施攻击。造成网络的瘫痪和关键业务数据的泄漏、篡改甚至毁坏。在电力内部网络中非法安装和使用未授权软件。对网络性能和业务造成直接影响。系统及网络设备的策略(如防火墙等)配置不当。
(5)关键主机系统及数据文件被篡改或误改，导致系统和数据不可用，业务中断等。
(6)分组协议里的闭合用户群并不安全，信任关系可能被黑客利用。
(7)应用软件有潜在的设计缺陷。
(8)在内部有大批的对内网和业务系统相当熟悉的人员，据统计，70％以上的成功攻击来自于企业系统内部。与其他电力和合作单位之间的网络互通存在着极大的风险。
(9)虽然将来由省局(公司)统一的WEB网站向外发布信息并提供网上信息服务，但很多分局和分公司仍允许以拨号、DDN专线、ISDN等方式单独接入互联网，存在着由多个攻击入口进入电力内部网的可能。系统中所涉及的很多重要数据、参数直接影响系统安全，如系统口令、IP地址、交易格式、各类密钥、系统流程、薄弱点等，技术人员的忠诚度和稳定性，将直接关系到系统安全。
(10)各局使用的OA办公自动化系统大量使用，诸如Windows操作系统，可能存在安全的薄弱环节，并且有些分局可能提供可拷贝脚本式的拨号服务，拨入网络后，即可到达电力的内部网络的其它主机。
系统为电力客户提供方便服务的同时，数据的传输在局外网络和局内局域网络的传输中极有可能被窃取，通过Sniffer网络侦听极易获得超级用户的密码。
4 系统的网络风险基本控制策略
针对电力系统网络的安全性和可靠性，电力安全方案要能抵御通过各种形式对系统发起的恶意破坏和攻击，防止由此导致的一次系统事故或大面积停电事故、二次系统的崩溃或瘫痪，以及有关信息管理系统的瘫痪。总体来说，电力系统安全解决方案的总体策略如下：
(1)分区防护、突出重点。根据系统中业务的重要性和对一次系统的影响程度，按其性质可划分为实时控 制区、非控制生产区、调度生产管理区、管理信息区等四个安全区域，重点保护实时控制系统以及生产业务系统。所有系统都必须置于相应的安全区内，纳入统一的安全防护方案。
(2)区域隔离。采用防火墙装置使核心系统得到有效保护。
(3)网络专用。在专用通道上建立电力调度专用数据网络，实现与其他数据网络物理隔离，并通过采用MPLS-VPN形成多个相互逻辑隔离的IPSEC VPN，实现多层次的保护。
(4)设备独立。不同安全区域的系统必须使用不同的网络交换机设备。
(5)纵向防护。采用认证、加密等手段实现数据的远方安全传输。
5 电力系统的网络安全解决方案
针对电力网络安全的薄弱环节全方位统筹规划。解决方案注重防止非法入侵全网网络设备；保护电力数据中心及其设备中心的网络、服务器系统不受侵犯——数据中心与Internet间必须使用防火墙隔离，并且制定科学的安全策略；制定权限管理——这是对应用系统、操作系统、数据库系统的安全保障；考虑网络上设备安装后仍然可能存在的安全漏洞，并制定相应措施策略。
(1)在网络设备的安全管理方面，将所有网络设备上的Console口加设密码进行屏蔽，配置管理全部采用OUT-BAND带外方式，并对每个被管理的设备均设置相应的帐户和口令，只有网络管理员具有对网络设备访问配置和更改密码的权力。
(2)在网管中心通过划分不同安全区域来规范管理网络和工作网络，从逻辑上把每个部门的资源独立成一个安全区域，对安全区域的划分基于安全性策略或规则，使区域的划分更具安全性。网络管理员可根据用户需求，把某些共享资源分配到单独的安全区域中，并控制区域之间的访问。
(3)VPN和IPsec加密的使用。电力网络将通过MPLS VPN把跨骨干的广域网络变成自己的私有网络。为保障数据经VPN承载商(ISP)传输后不会对数据的完整与安全构成潜在危险，在数据进入MPLS VPN网络之前首先经过IPsec加密，在离开VPN网络后又再进行IPsec解密。
(4)通过网络设置控制网络的安全。在交换机、路由器、数据库和各种认证上，层层进行安全设置，从而确保整个网络的安全。
(5)通过专用网络防火墙控制网络边界的安全。
(6)进行黑客防范配置。通过信息检测、攻击检测、网络安全性分析和操作系统安全性分析等一系列配置，对黑客进行监控。可以部署在内网作为IDS进行监控使用，也可以部署在服务器的前端作为防攻击的IPS产品使用，以保障网络的安全性。
6 电力系统局域网内部网络安全解决方案
外部攻击影响巨大，但内部攻击危害也不能忽视，为了解决内网安全问题，在一个电力／电厂系统的局域网内部，可以使用防火墙对不同的网段进行隔离，并且使用IPS设备对关键应用进行监控和保护。同时，使用IPS设备架设在相应的安全区域，保证访问电力系统内部重要数据的可监控性、可审计性以及防止恶意流量的攻击。并且实现以下的主要目的：
(1)网络安全：防火墙可以允许合法用户的访问以及限制其正常的访问，禁止非法用户的试图访问。
(2)防火墙负载均衡：网络安全性越来越成为电力系统担心的问题了，网络安全已经成为了关键部门关注的焦点。网络安全技术将防火墙作为一种防止对网络资源进行非授权访问的常用方法。
(3)服务器负载均衡：执行一定的负载均衡算法，可以针对电厂内关键的服务器群动态分配负载。
7 广域网整体安全解决方案
对于整个广域网，为了端对端、局对局的安全性，本着不受其他系统影响，不影响其他系统的安全原则，可对防火墙以及IPS设备进行分布式部署。
通过过滤的规则设置可以使得我们方便地控制网络内部资源对外的开放程度，特别是针对国家电网公司、当地政府以及Internet仅仅开放某个IP的特殊端口，有效地限制黑客的侵入。
通过过滤、IP地址以及客户端认证等规则的应用，可以确定不同的内部用户享受不同的访问外部资源的级别，对于内部用户严格区分网段，而且可以利用独特的内置LDAP的功能对客户端进行认证。通过这种方式可以有效地限制内部用户主动将信息通过网络向外界传递。
双机热备(负载均衡)：为了提高系统的可靠性，通过监控设备的CPU Loading来确认转发流量，提高其防火墙的吞吐量。
友好的用户界面：只需作简单的培训，用户即可进行规则配置、系统管理、统计。
[关键词] 电力系统 网络安全 风险控制
1 概述
2008年对于电力部门来说，保奥运，确保电网和系统安全，是各发电集团公司、国家电网公司、南方电网公司的头等大事。保护电力业务系统的安全，其核心在于保护电力数据的安全，包括数据存储、传输的安全。影响电力系统网络安全的因素很多，有些因素可能是有意的，也可能是无意的误操作；可能是人为的或是非人为的；也有可能是内部或外来攻击者对网络系统资源的非法使用。
以前由于电力系统一直以来网络结构和业务系统的相对封闭，电力系统出现的网络安全问题也基本产生于内部。但是，随着近年来与外界接口的增加，特别是与政府、金融机构等合作单位中间业务的接口、网上服务、三网融合、数据大集中应用、内部各系统问的互联互通等需求的发展，其安全问题不仅仅局限于内部事件了，来自外界的攻击已越来越多，已经成为电力系统不可忽视的威胁来源。但是，未来电力系统网上服务所采用的策略一般是由各省公司做统一对外服务出口，各级分局或电力公司和电厂将没有对外的出口；从内部业务应用的角度来看，除大量现存的C／S结构以外，还将出现越来越多的内部B／S结构应用。
所以，对于电力系统整体来说，主要问题仍有一大部分是内部安全问题。其所面临的威胁大体可分为两种：一是对网络中通讯、信息的威胁；二是对网络中设备的威胁，造成电力系统瘫痪。对于电力系统来说，主要是保护电力业务系统的安全，其核心在于保护电力数据的安全，包括数据存储，数据传输的安全。
2 电力网络信息系统安全的威胁
2.1 人为的无意失误
如果网络安全配置不当造成的安全漏洞，包括安全意识、用户口令、账号、共享信息资源等都会对网络安全带来威胁。主机存在系统漏洞，通过电力网络入侵系统主机，并有可能登录其它重要应用子系统服务器或中心数据库服务器，进而对整个电力系统造成很大的威胁。
2.2 人为的恶意攻击
这是计算机网络所面临的最大威胁，黑客的攻击和计算机犯罪就属于这一类。此类攻击又可以分为以下两种：一种是主动攻击，它以各种方式有选择地破坏信息的可用性和完整性；另一类是被动攻击，它是在不影响网络正常工作的情况下，进行截获、窃取、破译以获得重要机密信息。这两种攻击均可对计算机网络造成直接的极大的危害，并导致机密数据的泄漏和丢失。由于windows操作系统的漏洞不断出现，针对windows操作系统漏洞的各种电脑病毒攻击也日益多了起来。尤其是2003年8月份和2006年5月出现的冲击波蠕虫病毒和恶意程序给全世界80％的计算机造成了破坏，安徽省电力公司系统内也有多个供电企业的信息系统遭到病毒的破坏，这一事件给网络安全再次敲响了警钟!
3 网络安全风险和威胁的具体表现形式
电力系统网络的安全性和可靠性已成为一个非常紧迫的问题。电力安全方案要能抵御黑客、病毒、恶意代码等通过各种形式对系统发起的恶意破坏和攻击，特别是能够抵御集团式攻击，防止由此导致的一次系统事故或大面积停电事故，二次系统的崩溃或瘫痪，以及有关信息管理系统的瘫痪。必须提出针对以上事故的各种应急预案。随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展，电力系统网上开展的业务及应用系统越来越多，要求在业务系统之间进行的数据交换也越来越多，对电力网络的安全性、可靠性、实时性提出了新的严峻挑战。其安全风险和威胁的具体表现形式如下：
(1)UNIX和Windows主机操作系统存在安全漏洞。
(2)Oracle、Sybase、MS SQL等主要关系型数据库的自身安全漏洞。
(3)重要应用系统的安全漏洞，如：MS IIS或Netscape WEB服务应用的“缓存区溢出”等，使得攻击者轻易获取超级用户权限。核心的网络设备，如路由器、交换机、访问服务器、防火墙存在安全漏洞。
(4)利用TCP／IP等网络协议自身的弱点(DDOS分布式拒绝服务攻击)，导致网络瘫痪。网络中打开大量的服务端口(如RPC、FTP、TELNET、SMTP、FINGER等)，容易被攻击者利用。黑客攻击工具非常容易获得，并可以轻易实施各类黑客攻击，如：特洛伊木马、蠕虫、拒绝服务攻击、分布式拒绝服务攻击，同时可利用ActiveX、Java、JavaScript、VBS等实施攻击。造成网络的瘫痪和关键业务数据的泄漏、篡改甚至毁坏。在电力内部网络中非法安装和使用未授权软件。对网络性能和业务造成直接影响。系统及网络设备的策略(如防火墙等)配置不当。
(5)关键主机系统及数据文件被篡改或误改，导致系统和数据不可用，业务中断等。
(6)分组协议里的闭合用户群并不安全，信任关系可能被黑客利用。
(7)应用软件有潜在的设计缺陷。
(8)在内部有大批的对内网和业务系统相当熟悉的人员，据统计，70％以上的成功攻击来自于企业系统内部。与其他电力和合作单位之间的网络互通存在着极大的风险。
(9)虽然将来由省局(公司)统一的WEB网站向外发布信息并提供网上信息服务，但很多分局和分公司仍允许以拨号、DDN专线、ISDN等方式单独接入互联网，存在着由多个攻击入口进入电力内部网的可能。系统中所涉及的很多重要数据、参数直接影响系统安全，如系统口令、IP地址、交易格式、各类密钥、系统流程、薄弱点等，技术人员的忠诚度和稳定性，将直接关系到系统安全。
(10)各局使用的OA办公自动化系统大量使用，诸如Windows操作系统，可能存在安全的薄弱环节，并且有些分局可能提供可拷贝脚本式的拨号服务，拨入网络后，即可到达电力的内部网络的其它主机。
系统为电力客户提供方便服务的同时，数据的传输在局外网络和局内局域网络的传输中极有可能被窃取，通过Sniffer网络侦听极易获得超级用户的密码。
4 系统的网络风险基本控制策略
针对电力系统网络的安全性和可靠性，电力安全方案要能抵御通过各种形式对系统发起的恶意破坏和攻击，防止由此导致的一次系统事故或大面积停电事故、二次系统的崩溃或瘫痪，以及有关信息管理系统的瘫痪。总体来说，电力系统安全解决方案的总体策略如下：
(1)分区防护、突出重点。根据系统中业务的重要性和对一次系统的影响程度，按其性质可划分为实时控 制区、非控制生产区、调度生产管理区、管理信息区等四个安全区域，重点保护实时控制系统以及生产业务系统。所有系统都必须置于相应的安全区内，纳入统一的安全防护方案。
(2)区域隔离。采用防火墙装置使核心系统得到有效保护。
(3)网络专用。在专用通道上建立电力调度专用数据网络，实现与其他数据网络物理隔离，并通过采用MPLS-VPN形成多个相互逻辑隔离的IPSEC VPN，实现多层次的保护。
(4)设备独立。不同安全区域的系统必须使用不同的网络交换机设备。
(5)纵向防护。采用认证、加密等手段实现数据的远方安全传输。
5 电力系统的网络安全解决方案
针对电力网络安全的薄弱环节全方位统筹规划。解决方案注重防止非法入侵全网网络设备；保护电力数据中心及其设备中心的网络、服务器系统不受侵犯——数据中心与Internet间必须使用防火墙隔离，并且制定科学的安全策略；制定权限管理——这是对应用系统、操作系统、数据库系统的安全保障；考虑网络上设备安装后仍然可能存在的安全漏洞，并制定相应措施策略。
(1)在网络设备的安全管理方面，将所有网络设备上的Console口加设密码进行屏蔽，配置管理全部采用OUT-BAND带外方式，并对每个被管理的设备均设置相应的帐户和口令，只有网络管理员具有对网络设备访问配置和更改密码的权力。
(2)在网管中心通过划分不同安全区域来规范管理网络和工作网络，从逻辑上把每个部门的资源独立成一个安全区域，对安全区域的划分基于安全性策略或规则，使区域的划分更具安全性。网络管理员可根据用户需求，把某些共享资源分配到单独的安全区域中，并控制区域之间的访问。
(3)VPN和IPsec加密的使用。电力网络将通过MPLS VPN把跨骨干的广域网络变成自己的私有网络。为保障数据经VPN承载商(ISP)传输后不会对数据的完整与安全构成潜在危险，在数据进入MPLS VPN网络之前首先经过IPsec加密，在离开VPN网络后又再进行IPsec解密。
(4)通过网络设置控制网络的安全。在交换机、路由器、数据库和各种认证上，层层进行安全设置，从而确保整个网络的安全。
(5)通过专用网络防火墙控制网络边界的安全。
(6)进行黑客防范配置。通过信息检测、攻击检测、网络安全性分析和操作系统安全性分析等一系列配置，对黑客进行监控。可以部署在内网作为IDS进行监控使用，也可以部署在服务器的前端作为防攻击的IPS产品使用，以保障网络的安全性。
6 电力系统局域网内部网络安全解决方案
外部攻击影响巨大，但内部攻击危害也不能忽视，为了解决内网安全问题，在一个电力／电厂系统的局域网内部，可以使用防火墙对不同的网段进行隔离，并且使用IPS设备对关键应用进行监控和保护。同时，使用IPS设备架设在相应的安全区域，保证访问电力系统内部重要数据的可监控性、可审计性以及防止恶意流量的攻击。并且实现以下的主要目的：
(1)网络安全：防火墙可以允许合法用户的访问以及限制其正常的访问，禁止非法用户的试图访问。
(2)防火墙负载均衡：网络安全性越来越成为电力系统担心的问题了，网络安全已经成为了关键部门关注的焦点。网络安全技术将防火墙作为一种防止对网络资源进行非授权访问的常用方法。
(3)服务器负载均衡：执行一定的负载均衡算法，可以针对电厂内关键的服务器群动态分配负载。
7 广域网整体安全解决方案
对于整个广域网，为了端对端、局对局的安全性，本着不受其他系统影响，不影响其他系统的安全原则，可对防火墙以及IPS设备进行分布式部署。
通过过滤的规则设置可以使得我们方便地控制网络内部资源对外的开放程度，特别是针对国家电网公司、当地政府以及Internet仅仅开放某个IP的特殊端口，有效地限制黑客的侵入。
通过过滤、IP地址以及客户端认证等规则的应用，可以确定不同的内部用户享受不同的访问外部资源的级别，对于内部用户严格区分网段，而且可以利用独特的内置LDAP的功能对客户端进行认证。通过这种方式可以有效地限制内部用户主动将信息通过网络向外界传递。
双机热备(负载均衡)：为了提高系统的可靠性，通过监控设备的CPU Loading来确认转发流量，提高其防火墙的吞吐量。
友好的用户界面：只需作简单的培训，用户即可进行规则配置、系统管理、统计。