電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護方案研究設(shè)計

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近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)安全問題的不斷涌現(xiàn)，國家對網(wǎng)絡(luò)安全越來越重視。水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題也越來越多。本文從多個角度研究了水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題，提出相關(guān)設(shè)計思路和解決方案，并進行系統(tǒng)的描述。電力行業(yè)是我國重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)乎國計民生，其中發(fā)電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)是最核心和重要的系統(tǒng)之一。在滿足“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證”基本原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家信息安全等級保護工作的相關(guān)要求，對電力監(jiān)控系統(tǒng)的綜合安全防護建設(shè)工作仍需持續(xù)加強。近年來，電力監(jiān)控系統(tǒng)的外部環(huán)境發(fā)生了變化，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不再獨立封閉，更多的系統(tǒng)互聯(lián)。外部攻擊源從單點個體變化為規(guī)?；瘓F體攻擊，攻擊從個體行為向團隊協(xié)作過渡，甚至國家級力量開始介入。攻擊技術(shù)在軟件即服務(wù)等新技術(shù)的加持下，惡意代碼獲得便捷、多元、快速，攻擊行為全天候，產(chǎn)生惡意代碼變種的速度空前加快。攻擊手段趨于定制化、個性化、復(fù)雜化，APT技術(shù)運用越來越多。工業(yè)自動化進一步發(fā)展，智慧電廠、泛在互聯(lián)如火如荼，廣泛的互聯(lián)互操作使生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)趨向復(fù)雜，風(fēng)險點增多。

1設(shè)計思路

水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護方案的主要設(shè)計思路：強化安全區(qū)域邊界訪問控制能力；提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)、外入侵和惡意代碼防御能力；提高違規(guī)內(nèi)聯(lián)、外聯(lián)檢測能力；提高系統(tǒng)內(nèi)主機病毒防范能力；提高主機身份認證能力，采用雙因子認證機制；一鍵式安全加固，提高主機安全基線；關(guān)閉不必要的服務(wù)端口，提高入侵防范能力；利用訪問控制策略，保證業(yè)務(wù)配置文件不被篡改；提高日志審計能力，審計日志至少保存12個月；加強運維人員行為管理；建立統(tǒng)一安全管理中心，強化集中管控能力；技術(shù)手段輔助業(yè)主完成定期自檢。風(fēng)險評估分析是對電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各資產(chǎn)進行安全管理的先決條件，其目的在于識別和評估不同用戶所面臨的生產(chǎn)安全風(fēng)險和網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。工控系統(tǒng)資產(chǎn)梳理，分析價值；識別已有的安全防護措施；資產(chǎn)脆弱性及面臨的威脅分析；安全風(fēng)險綜合分析。

2方案介紹

2.1強化安全區(qū)域邊界訪問控制能力ACL+應(yīng)用級白名單：配置ACL訪問控制規(guī)則，僅允許業(yè)務(wù)相關(guān)IP通過。工控協(xié)議深度解析，形成協(xié)議白名單，保證只有可信任的協(xié)議、指令才可以通過。針對具體指令的具體值域范圍進行保護。驗證工控協(xié)議的合規(guī)性，控制邏輯的合理性，控制協(xié)議功能碼、點值。

2.2提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)、外入侵和惡意代碼防御能力實時監(jiān)測基于白名單的工業(yè)流量、關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點基于流量的威脅以及對網(wǎng)絡(luò)威脅感知系統(tǒng)APT攻擊。網(wǎng)絡(luò)威脅感知系統(tǒng)（APT）內(nèi)置威脅情報檢測，APT情報檢測能力，內(nèi)置IOC數(shù)據(jù)庫覆蓋主流的APT家族，覆蓋家族數(shù)量≥240個。采用基因圖譜模糊比對技術(shù)對流量中的文件進行靜態(tài)檢測通過結(jié)合圖像文理分析技術(shù)與惡意代碼變種檢測技術(shù)將可疑文件的二進制代碼映射為無法壓縮的灰階圖片，與已有的惡意代碼基因庫圖片進行相似度匹配，根據(jù)相似度判斷是否為威脅變種。

2.3提高違規(guī)內(nèi)聯(lián)、外聯(lián)檢測能力交換機關(guān)閉不必要端口；進行IP/MAC綁定；工控主機衛(wèi)士開啟非法外聯(lián)策略。

2.4提高系統(tǒng)內(nèi)主機病毒防范能力傳統(tǒng)安全解決方案難以及時更新、打補??；緩沖區(qū)溢出、0day漏洞利用等攻擊方式，傳統(tǒng)殺毒軟件存在短板；殺毒軟件或?qū)I(yè)務(wù)軟件誤識為病毒而刪除。切斷惡意代碼/病毒通過U盤擺渡到系統(tǒng)內(nèi)部的途徑；啟動文件級白名單策略，防止惡意代碼/病毒/非法軟件執(zhí)行。保證只有經(jīng)過授權(quán)的可執(zhí)行程序才可以執(zhí)行，保證只有經(jīng)過授權(quán)的U盤才允許使用。

2.5提高主機身份認證能力，采用雙因子認證機制采用靜態(tài)密碼+UKEY，關(guān)鍵服務(wù)器采用雙因子認證。

2.6一鍵式安全加固，提高主機安全基線內(nèi)置42條安全基線規(guī)則，一鍵式配置，降低手動加固成。根據(jù)不同加固等級，一鍵加固。

2.7關(guān)閉不必要的服務(wù)端口，提高入侵防范能力內(nèi)置防火墻功能，關(guān)閉不必要端口；一鍵式配置，降低手動加固成本。

2.8利用訪問控制策略，保證業(yè)務(wù)配置文件不被篡改自主訪問控制，基于標記的強制訪問控制。

2.9提高日志審計能力，審計日志至少保存12個月范式化多種類設(shè)備（主機、網(wǎng)絡(luò)、安全）日志，快速準確的識別安全事件，發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為。

2.10加強運維人員行為管理運維人員身份授權(quán)、運維人員操作授權(quán)、運維人員行為審計。安全運維管理系統(tǒng)進行統(tǒng)一賬戶管理。

2.11建立統(tǒng)一安全管理中心，強化集中管控能力安全產(chǎn)品統(tǒng)一管理，安全管理加密傳輸，高度可視化，雙機熱備，高度可靠。

2.12技術(shù)手段輔助業(yè)主完成定期自檢先進行漏洞掃描并生成相關(guān)報告，給出指導(dǎo)意見。

3主要特點

3.1廠級統(tǒng)一安全運營中心

資產(chǎn)可視，自動識別工控網(wǎng)的設(shè)備類型、設(shè)備廠商、設(shè)備型號，自動識別網(wǎng)絡(luò)拓撲，提供全方位的資產(chǎn)可視化體驗。威脅可視，智能分析海量安全設(shè)備日志，通過人工智能的知識圖譜技術(shù)，將資產(chǎn)配置弱點、漏洞、威脅事件關(guān)聯(lián)分析，自動發(fā)現(xiàn)攻擊路徑。合規(guī)評估，結(jié)合等級保護合規(guī)自評和自動化的合規(guī)評估技術(shù)，將合規(guī)評估量化分析，提供企業(yè)集團量化的健康指數(shù)。

3.2安全管理制度完善

完善生產(chǎn)網(wǎng)安全制度與標準體系，滿足等級保護的基本要求、測評要求，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)安全管理，保障網(wǎng)絡(luò)安全工作的順利開展；建立企業(yè)自身的工控網(wǎng)絡(luò)安全制度與標準，需要企業(yè)業(yè)務(wù)主管部門、安全管理部門與我司共同配合完成，在滿足國家等級保護相關(guān)要求基礎(chǔ)上，能夠與企業(yè)自身生產(chǎn)特點相融合。一級文件：電力監(jiān)控系統(tǒng)的工控網(wǎng)絡(luò)安全管理方針，能夠反映最高管理者對工控網(wǎng)絡(luò)安全管理下達的工作意圖等，能為所有下級文件的編寫提供方向。二級文件：各類屬于電力監(jiān)控系統(tǒng)工控網(wǎng)絡(luò)安全管理的規(guī)范性制度、標準、辦法、策略文件、配置規(guī)范等。三級文件：各種體系運行所需的規(guī)范文檔模板。內(nèi)置豐富的攻擊特征庫，結(jié)合硬件加速信息包捕捉技術(shù)來探測包括PLC等控制設(shè)備的拒絕服務(wù)攻擊漏洞、緩沖區(qū)溢出攻擊漏洞等典型工控漏洞的攻擊行為，并及時告警。采用TCP/IP數(shù)據(jù)重組、目標和應(yīng)用程序識別、完整的應(yīng)用層有限狀態(tài)追蹤、應(yīng)用層協(xié)議分析、先進的事件關(guān)聯(lián)分析技術(shù)以及多項反IDS逃避技術(shù)，提供業(yè)界超低的誤報率和漏報率。能夠為用戶提供豐富的動態(tài)圖形報表，以及數(shù)十種分析報表模版和向?qū)降挠脩糇远x報表功能。采用旁路部署方式，不會對網(wǎng)絡(luò)造成任何影響。安全區(qū)域邊界：在生產(chǎn)控制大區(qū)計算機監(jiān)控系統(tǒng)地上環(huán)網(wǎng)與地下環(huán)網(wǎng)各就地控制單元（LCU）之間部署工業(yè)防火墻，實現(xiàn)區(qū)域間的邏輯隔離和網(wǎng)絡(luò)威脅防護，保證電力監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域邊界安全。安全通信網(wǎng)絡(luò)：在生產(chǎn)控制大區(qū)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點部署工控安全監(jiān)控與審計系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)威脅感知系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)中的實時流量進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊、異常操作等行為，特別是新型網(wǎng)絡(luò)攻擊行為，并告警通知安全管理員。安全計算環(huán)境：在電力監(jiān)控系統(tǒng)中工程師站、操作員站、服務(wù)器和接口機上安裝工控主機衛(wèi)士軟件，開啟程序白名單、外設(shè)管控、安全基線及訪問控制等功能，實現(xiàn)阻攔病毒、木馬等惡意程序的運行、主機安全加固和移動介質(zhì)管控等安全需求。安全管理中心：在在生產(chǎn)控制大區(qū)部署統(tǒng)一安全管理平臺和安全運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)安全設(shè)備進行集中管控，并對日志數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)等進行集中分析，同時對不同權(quán)限賬戶進行身份鑒別及權(quán)限管理，保證電力監(jiān)控系統(tǒng)管理安全；同時配置工控漏洞掃描系統(tǒng)，定期對電力監(jiān)控系統(tǒng)進行漏掃掃描，及時發(fā)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)安全漏洞。結(jié)論：本文研究了水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護的相關(guān)內(nèi)容，并制定了對應(yīng)的方案。該水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護方案提高了工控主機病毒和惡意代碼防范能力，增強工控主機安全性；有效檢測工控網(wǎng)絡(luò)中的異常操作行為并加以阻止，避免造成重大安全生產(chǎn)事故、人員傷亡和社會影響。實時檢測工控網(wǎng)絡(luò)中的惡意攻擊、誤操作、違規(guī)行為、非法設(shè)備接入以及蠕蟲、病毒等惡意軟件的傳播，幫助客戶及時采取應(yīng)對措施，避免發(fā)生安全事故；詳實記錄網(wǎng)絡(luò)通信流量，為安全事故調(diào)查取證提供技術(shù)支撐。

作者：余明陽 査志勇 詹偉 梁航函 吳耿 單位：國網(wǎng)湖北省電力有限公司信息通信公司