南京南瑞繼保電氣有限公司 蘇家財

1 引言

電力通信自動化信息安全方面存在的網(wǎng)絡(luò)漏洞會導(dǎo)致接收到的信息遭遇惡意破壞，大多數(shù)的軟硬件設(shè)備內(nèi)都存在著各種各樣的安全漏洞隱患。假如出現(xiàn)失誤或者網(wǎng)絡(luò)的搭建不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等情況，就會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)安全管理之間發(fā)生對沖，影響網(wǎng)絡(luò)信息完整性、網(wǎng)絡(luò)信息的安全性和網(wǎng)絡(luò)信息的獲得性，無法按預(yù)期完成對信息安全的保護?，F(xiàn)階段，根據(jù)電力通信自動化信息安全環(huán)境，通過對獲得的各類日志信息進行關(guān)聯(lián)性評估，結(jié)合電力系統(tǒng)自身特點，提高安全信息敏感度，阻止傳輸信息數(shù)據(jù)和系統(tǒng)受到的攻擊，在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上進行改進，加強網(wǎng)絡(luò)安全部署，合理配置網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，重視網(wǎng)絡(luò)漏洞防護。因此，本文基于電力通信自動化信息安全漏洞的防方法略進行詳細的分析和試驗[1]。

2 防范電力通信自動化信息安全漏洞的方法

2.1 挖掘信息安全漏洞

如果需要減少網(wǎng)絡(luò)漏洞的攻擊，防止信息安全遭到破壞，需要盡量避免主機端口被監(jiān)聽，在運行程序時要實時監(jiān)測漏洞，在攻擊者攻擊系統(tǒng)前采取應(yīng)對的措施，穩(wěn)定維護網(wǎng)絡(luò)安全，有效對攻擊環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)信息安全漏洞進行挖掘，既能夠高效地對漏洞進行挖掘，又能夠達到理想的結(jié)果[2]。將網(wǎng)絡(luò)信息作為一個監(jiān)測自動化網(wǎng)絡(luò)安全的漏洞樣本，對數(shù)據(jù)利用倍數(shù)化的方式進行處理，選取一個合適電力系統(tǒng)的階數(shù)，擬合時間序列。根據(jù)數(shù)據(jù)特殊信息的更迭，對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息樣本的挖掘進行判定，達到對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的漏洞進行挖掘的目的。

對窗口值進行倍數(shù)化處理，將過濾后的觀測值序列數(shù)值作為一個平均具體窗口值，窗口值的大小設(shè)置成X+1，隨著X+1 個數(shù)值的增加，窗口中的X+1值可以表示成A1,A2,…,A。具體A計算的公式為：

如果滿足以上公式，則Xc+1就是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的惡意信息，根據(jù)此數(shù)據(jù)能夠明確目前所應(yīng)用的軟硬件或者是信息交互端口產(chǎn)生的漏洞情況，完成線上軟件的中斷狀態(tài)，完成對于電力通信自動化安全信息的漏洞檢測[3]。

2.2 OFDM信息安全算法

在實際的OFDM系統(tǒng)中使用矩陣變換的方法能夠有效保證數(shù)據(jù)安全的低峰均比，多相正交矩陣的數(shù)量理論上可以推廣。一般情況下隨機變換、基帶映射一起應(yīng)用于該加密系統(tǒng)。本文就是將OFDM系統(tǒng)的調(diào)制過程和加密過程合二為一，得到的一種新的信息安全算法。

本文提出的加密算法是將降低的OFDM信號和加密過程合二為一，將一個正交矩陣變換為大量的正交矩陣用于加密，且變換后的正交矩陣在降低性能方面的變化主要取決于原正交矩陣各列的相位分布情況。設(shè)定一個加密算法矩陣：

式中：p為擴展長度，當(dāng)p= 0時轉(zhuǎn)變?yōu)榉疥嚒?/p>

根據(jù)數(shù)據(jù)信息采集回收變換初始值可得：

式中：X為隨機系數(shù)；R為替代方陣。

根據(jù)頻分復(fù)用進行矩陣驗算，通過變換可得：

式中：V為交互信息數(shù)量。

式（4）經(jīng)過變換可以得到式（5）：

式中：b為OFDM的符號周期。

進行循環(huán)變換，通過多相正交矩陣的生成方法，證明可用對角矩陣D 和置換矩陣T 將任一正交矩陣變換為數(shù)量巨大的正交矩陣，和隨機變換、基帶映射一起作為密鑰用于本文的信息安全算法中[4]。

2.3 電力通信自動化密鑰加密資源分配

信息安全中的數(shù)據(jù)主要依賴于安全方法中的密鑰方法。在經(jīng)典密碼學(xué)研究中，密鑰的創(chuàng)造和分發(fā)都需要通過分發(fā)中心獲取，在電力通信系統(tǒng)中每個網(wǎng)絡(luò)接收點會通過共享密鑰與密鑰分發(fā)中心交互，這種密鑰稱為主密鑰。

密鑰資源分配在實際應(yīng)用中遵循“安全為先”，在分發(fā)密鑰時主要注意安全問題。通過對量子力學(xué)進行研究的結(jié)果進行密鑰約束，使得其中的保密性能可以達到外部入侵破解難的效果，做到無法被竊聽。根據(jù)“信息無法克隆定律”提到的信息密鑰具有的相關(guān)性質(zhì)，無法直接進行密鑰集中式的分發(fā)?；陔娏νㄐ抛詣踊畔⒅行目偨Y(jié)的數(shù)據(jù)，對電力通訊網(wǎng)絡(luò)安全與密鑰約束生成的密鑰動態(tài)資源，驅(qū)動安全電力通訊網(wǎng)絡(luò)控制體系工作原理如圖1所示。

圖1 驅(qū)動安全電力通訊網(wǎng)絡(luò)控制體系工作原理

由圖1可知，開口節(jié)點通過通信信道發(fā)送信息信號給信息接收閉口節(jié)點，并結(jié)合節(jié)點之間的經(jīng)典通路交互協(xié)商對使用的安全密鑰進行認(rèn)定。通過主密鑰創(chuàng)建出適合于密鑰的分發(fā)渠道，將信息傳遞給宿源節(jié)點，其中保密通信的業(yè)務(wù)會話經(jīng)過密鑰收發(fā)后傳遞給宿源節(jié)點間業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)自動化通信完成后，會話密鑰就會立即關(guān)閉。密鑰分發(fā)中心可以集中統(tǒng)籌分配密鑰，并通過收發(fā)各種會話密鑰，對多個業(yè)務(wù)完成保密通信。在實際運行中，利用頻分復(fù)用技術(shù)將通信信道與信息通道整理到光纖中傳輸，可以有效加強電力通訊網(wǎng)絡(luò)的防護[5]。

3 試驗測試與分析

3.1 設(shè)置測試條件

建立電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)電網(wǎng)，傳輸信息按照正常通道方式組織，并根據(jù)電網(wǎng)中數(shù)據(jù)的傳輸程度考慮是否添加備用方式。通過網(wǎng)關(guān)或者通信轉(zhuǎn)換器的接入模式，在原有網(wǎng)關(guān)上接入網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)網(wǎng)串口和網(wǎng)關(guān)接口相連接，通過網(wǎng)關(guān)接入以太網(wǎng)獲得網(wǎng)絡(luò)信號。接入以太網(wǎng)要求接口和對應(yīng)協(xié)議IEC102支持，系統(tǒng)分配給數(shù)據(jù)網(wǎng)串行接口的IP地址為兩個，同時需要功能強大的處理器并且安裝嵌入式操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口層設(shè)備的接口需要通過網(wǎng)絡(luò)建立相對獨立的邏輯通路，再接入接口端的前置機。

3.2 設(shè)置態(tài)勢安全值危險程度

摘取有關(guān)于電力通訊網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢比較的數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過計算把所有檢測到的數(shù)據(jù)進行處理，再結(jié)合電力通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈中的整合數(shù)據(jù)，摘取整合數(shù)據(jù)中系統(tǒng)輸入的態(tài)勢值和還未測試的數(shù)據(jù)，通過算法得出態(tài)勢安全值，再結(jié)合以往的網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢安全值參考對照。在準(zhǔn)確率穩(wěn)定的情況下，檢測態(tài)勢安全值。態(tài)勢安全值危險程度對應(yīng)表如表1所示。

表1 態(tài)勢安全值危險程度對應(yīng)表

根據(jù)態(tài)勢安全值設(shè)定漏洞危險級別，當(dāng)態(tài)勢安全值在［0.854，0.53）之間時，存在3 個漏洞，說明信息安全系統(tǒng)稍有危險，危險等級程度不高通過亮紅燈進行提示需要實時增加對漏洞部分的關(guān)注；當(dāng)態(tài)勢安全值在［0.53，-0.53）之間時，存在3 個漏洞，危險程度為普通危險，預(yù)警提示會發(fā)出鈴聲提示，告知電力安全負(fù)責(zé)人員有危險產(chǎn)生；當(dāng)態(tài)勢安全值在［-0.53，-0.854）之間時，此時存在4 個漏洞，危險程度為嚴(yán)重危險，需要負(fù)責(zé)人員對網(wǎng)絡(luò)漏洞端口進行及時檢測修補；當(dāng)態(tài)勢安全值在［-0.854，-1）之間時，存在5 個漏洞，危險程度為特別危險，此時需要對安全信息系統(tǒng)平臺進行維護。

在網(wǎng)絡(luò)的漏洞端口的檢測過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測漏洞位置，經(jīng)過對頑固性的漏洞排查，對漏洞數(shù)據(jù)反復(fù)檢查來對電力信息平臺動態(tài)漏洞進行檢測試驗，檢測到挖掘漏洞總數(shù)為15 個，所以需要運用文中方法進行對安全信息系統(tǒng)平臺的漏洞防護修補。

3.3 檢測漏洞遺失率

針對漏洞的防護修補方法，設(shè)置5 個小組：試驗組運用本文方法，4 個對照小組運用傳統(tǒng)方法，同時展開漏洞挖掘檢測，通過對初始階段，過渡階段和結(jié)束階段抓取的漏洞數(shù)與總數(shù)進行比較，計算遺失率。具體試驗結(jié)果動態(tài)漏洞遺失率檢測表如表2所示。從表2可以看出，在同樣的測試環(huán)境下電力系統(tǒng)自動化信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)漏洞時，對5 個試驗組漏洞監(jiān)測遺失率進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，應(yīng)用本文算法的試驗組經(jīng)過3 個階段的漏洞排查，共挖掘到14 個漏洞，與漏洞總數(shù)計算求得的漏洞遺失率約為6.67%，實現(xiàn)了漏洞遺失率控制在10%以內(nèi)。而應(yīng)用傳統(tǒng)方法的4 個對照組經(jīng)過計算后，得到的漏洞檢測遺失率為13%～50%，是應(yīng)用本文方法得到漏洞遺失率的3 倍以上，可見在信息安全漏洞中檢測時應(yīng)用傳統(tǒng)方法不能有效防范。綜合以上測試結(jié)果，驗證了本文研究的方法的及時性和有效性，對于安全漏洞問題能夠進行有效挖掘，實現(xiàn)了對電力通信自動化信息安全的堅實防范。

表2 動態(tài)漏洞遺失率檢測表

4 結(jié)語

本文從信息安全方面入手，探究面對電力系統(tǒng)中通信自動化信息安全的預(yù)防方法，挖掘電力信息安全漏洞，通過OFDM算法彌補鏈路加密方式存在的缺陷。同時通過密鑰加密資源分配策略進行數(shù)據(jù)加密，提高傳輸容量，豐富加密機制，保證信息傳輸?shù)陌踩?，為今后在信息安全漏洞中的防范提供了參考。但方法中還存在一些不足之處，例如電力系統(tǒng)無線終端問題還沒有發(fā)揮作用、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口性能不完善等問題。需要進一步完善計算，通過對漏洞的具體挖掘和防范措施，能夠讓信息更加安全，電力通信系統(tǒng)的自動化信息安全能夠更好地發(fā)展和應(yīng)用。