繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)及其安全防護(hù)

1、第卷第期電測(cè)與儀表Vol.No.年第期ElectricalMeasurement&Instrumentation1繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)及其安全防護(hù)關(guān)亞?wèn)|，李中偉，朱識(shí)天，譚凱，王艷敏（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院，哈爾濱150001）摘要：為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)定值的在線發(fā)放和滿足定值在線發(fā)放過(guò)程中的機(jī)密性、完整性、真實(shí)性和不可否認(rèn)性等安全需求，本文在對(duì)繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)進(jìn)行需求分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了定值在線流轉(zhuǎn)、設(shè)備參數(shù)

2、表上傳、系統(tǒng)認(rèn)證與訪問(wèn)控制、SSLTLS協(xié)議通信模塊；基于雙因子身份認(rèn)證、基于任務(wù)的訪問(wèn)控制策略和SSLTLS協(xié)議，設(shè)計(jì)了基于安全信道的數(shù)據(jù)加密解密方案和系統(tǒng)安全防護(hù)方案；采用C#語(yǔ)言、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)和OpenSSL開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)了具有定值單錄入、定值單校核、定值單審批和設(shè)備參數(shù)上傳等功能的繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)定值的在線流轉(zhuǎn)，滿足定值在線發(fā)放過(guò)程中的安全需求。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；定值在線發(fā)放；

3、基于任務(wù)的訪問(wèn)控制；雙因子身份認(rèn)證；SSLTLS中圖分類號(hào)：TM77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：10011390(2018)00000000TheonlinedistributionmanagementsystemofRelayrelayprotectionfixedvalueonlinedistributionmanagementsystemitssecurityprotectionGuanYadongLiZhongweiZhuShiti

4、anTanKaiWangYanmin(School(SchoolofElectricalEngineering&AutomationHarbinInstituteofTechnologyHarbin150001China)Abstract：Indertorealizetheonlinedistributionofrelayprotectionvaluemeetthesecurityrequirementssuchasconfidenti

5、alityintegrityauthenticitynonrepudiationintheprocessofonlinedistributionoffixedvaluethispapervalueonthebasisofanalyzesanalyzingthedemftheonlinedistributionmanagementsystemofrelayprotection.Thisthispaperdesigndesignsthefi

6、xedvalueonlineflowmoduledeviceparameteruploadmodulesystemauthenticationaccesscontrolmoduleSSLTLSprotocolcommunicationmodule.BasedontwofactauthenticationtaskbasedaccesscontrolstrategySSLTLSprotocoldataencryptiondecryption

7、schemeprotectionschemeofsystemsecuritybasedonsecurechannelaredesigned.UsingC#languageSQLdatabaseOpenSSLdevelopmenttoolstheTherelayprotectiononlinedistributionmanagementsystemwithfunctionsoffixedvaluesingleentryfixedvalue

8、singlecheckfixedvaluesingleapprovalequipmentparameteruploadinghasbeendevelopedthroughusingtheC#languageSQLdatabaseOpenSSLdevelopmenttools.Thepracticalapplicationresultsshowthatthesystemcanreliablyrealizetheonlinecirculat

9、ionofrelayprotectionfixedvaluemeetthesecurityrequirementofonlinedistributionoffixedvalue.Keywds:：RelayrelayprotectionOnonlinedistributionoffixedvalueTasktaskbasedaccesscontrolTwotwofactauthenticationSSLTLS第卷第期電測(cè)與儀表Vol.No

10、.年第期ElectricalMeasurement&Instrumentation3解密方案，構(gòu)建完整的系統(tǒng)安全防護(hù)方案。1系統(tǒng)需求分析1.1功能需求分析繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)的基本功能是實(shí)現(xiàn)定值單的在線發(fā)放與流轉(zhuǎn)，具體來(lái)說(shuō)，是在與現(xiàn)有各類保護(hù)定值單格式兼容的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)定值錄入、定值校核、定值批準(zhǔn)、定值接收、設(shè)備參數(shù)上傳、設(shè)備參數(shù)接收、定值單修改和定值單駁回等功能，并可實(shí)時(shí)查看、追蹤定值單所處的狀態(tài)。繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)

11、應(yīng)能自動(dòng)形成日志文件，記錄用戶名稱、登陸時(shí)間、操作內(nèi)容、所操作定值單編號(hào)、操作時(shí)間及其IP地址等信息，監(jiān)測(cè)定值單的生成、流轉(zhuǎn)、在線下發(fā)和設(shè)備參數(shù)的填報(bào)、上傳、訪問(wèn)等各個(gè)流程，系統(tǒng)需提供日志記錄和查詢功能。保障對(duì)定值單和設(shè)備參數(shù)的操作具有可追溯性，同時(shí)方便各級(jí)用戶根據(jù)需要依據(jù)每個(gè)定值單的實(shí)時(shí)狀態(tài)有針對(duì)性地聯(lián)系上游用戶解決問(wèn)題，更加快捷、便利地完成定值發(fā)放管理工作。在定值單較多的春檢階段易出現(xiàn)分發(fā)不及時(shí)或分發(fā)錯(cuò)誤等問(wèn)題，因此，該系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)春

12、檢校核、批量打印、批量流轉(zhuǎn)等功能，實(shí)現(xiàn)同質(zhì)化的批量處理。同時(shí)，為更加高效、簡(jiǎn)明、安全地實(shí)現(xiàn)用戶的添加、刪除、修改，需建立層次分明的用戶管理機(jī)制。同時(shí)為便于記錄的管理，系統(tǒng)需支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)遠(yuǎn)程備份及日志記錄查詢功能。1.2安全需求分析繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)工作于電力調(diào)度專用數(shù)據(jù)網(wǎng)安全區(qū)IV，其通信網(wǎng)絡(luò)在物理上與外部網(wǎng)絡(luò)隔離，因此安全威脅大多來(lái)自于局域網(wǎng)內(nèi)部。信息安全威脅從攻擊類型角度可以分為4類：阻斷、截取、篡改、偽造[11]。下面具體

13、結(jié)合繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)進(jìn)行威脅分析。由于該系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)在物理上與外部網(wǎng)絡(luò)隔離，系統(tǒng)中通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信數(shù)據(jù)量均有限。因此，繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)無(wú)需考慮阻斷威脅。截取攻擊屬于被動(dòng)攻擊，其本身不會(huì)改變定值單的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并不會(huì)直接破壞電力系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)截取攻擊進(jìn)行檢測(cè)極其困難，但截取攻擊后往往伴隨對(duì)報(bào)文的篡改和偽造，而篡改和偽造攻擊屬于主動(dòng)攻擊，對(duì)其檢測(cè)較為容易。因此該系統(tǒng)著重對(duì)篡改攻擊和偽造攻擊進(jìn)行防范。篡改攻擊可

14、能會(huì)發(fā)生在攻擊者對(duì)定值信息與設(shè)備參數(shù)表的非授權(quán)修改或通過(guò)中間人工具如kali系統(tǒng)中的Ettercap工具對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信中傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行篡改。因此，篡改攻擊包括兩個(gè)部分：非授權(quán)人員對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)文件的非授權(quán)篡改與對(duì)在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的篡改。由于篡改攻擊是以非授權(quán)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問(wèn)與篡改，受攻擊數(shù)據(jù)中往往存在部分真實(shí)信息，因此無(wú)法從分析數(shù)據(jù)真實(shí)性的角度檢測(cè)篡改攻擊，只能從數(shù)據(jù)完整性角度進(jìn)行分析。偽造攻擊為攻擊者生成虛假信息直接發(fā)送給信息目的地

15、。因此，偽造信息具有較好的完整性，只能從真實(shí)性角度對(duì)傳輸報(bào)文進(jìn)行分析。綜上所述，結(jié)合繼電保護(hù)定值在線發(fā)放管理系統(tǒng)面臨的安全威脅，系統(tǒng)的安全性需求為保證繼電保護(hù)定值信息、使用人員身份信息、設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、真實(shí)性以及不可否認(rèn)性。為此，需設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全防護(hù)方案滿足系統(tǒng)的安全需求。2系統(tǒng)方案與模塊設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)架構(gòu)通過(guò)分析系統(tǒng)的功能需求與安全需求，對(duì)繼電保護(hù)定值在線發(fā)放在線管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu)與主要功能框圖如圖1所