周耀輝

（安康供電局 陜西 安康 725000）

計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，喚來了網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)的日新月異。信息化的普及深入對(duì)各行各業(yè)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響，電力行業(yè)也不例外，已融入這浩瀚的信息網(wǎng)絡(luò)之中。與電力生產(chǎn)、管理系統(tǒng)和輸送過程直接相關(guān)的信息量在迅速增加，迫切需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息資源共享。基于電力調(diào)度應(yīng)用系統(tǒng)特點(diǎn)與數(shù)據(jù)通信的內(nèi)在效用，組建跨地域的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)已悄然興起。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是電力生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，是跨地域電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)[1－2]。安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是專門為電力調(diào)度生產(chǎn)服務(wù)的，網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)主要是包括調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)信息、電能量計(jì)量信息、自動(dòng)化設(shè)備遠(yuǎn)程管控等業(yè)務(wù)，是電力系統(tǒng)內(nèi)各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的基礎(chǔ)。安康調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是陜西電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安康地區(qū)的延伸網(wǎng)絡(luò)，是在現(xiàn)有通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建設(shè)一個(gè)覆蓋安康市各區(qū)監(jiān)控中心及廠站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)安康電網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)安全監(jiān)控信息資源的共享。

1 安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全威脅

目前安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)經(jīng)過2009年到2010年的建設(shè)，已經(jīng)建成覆蓋330～110 kV變電站的雙星形網(wǎng)絡(luò)，目前網(wǎng)絡(luò)規(guī)模覆蓋6個(gè)集控站，16個(gè)110 kV變電站。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

隨著電力企業(yè)改革的不斷推進(jìn)和電力市場的逐步建立，在調(diào)度中心、電廠、變電站之間的數(shù)據(jù)交換也越來越頻繁。特別是隨著電力一次設(shè)備的改善和通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的變電站實(shí)行無人值班，對(duì)于廠、站大量采用遠(yuǎn)方控制，對(duì)電力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性提出了新的考驗(yàn)。

安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全主要存在以下3種安全風(fēng)險(xiǎn)：物理安全，網(wǎng)絡(luò)安全以及用戶安全。

物理層安全是指各種服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、工作站等硬件設(shè)備和通信鏈路的安全。風(fēng)險(xiǎn)的來源有：水災(zāi)、火災(zāi)、雷擊等自然災(zāi)害，人為的破壞或誤操作，外界的電磁干擾，設(shè)備固有的弱點(diǎn)或缺陷等。物理安全的威脅雖然可以直接造成設(shè)備的損壞，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的不可用，破壞力較強(qiáng)，但其發(fā)生的概率很小，因此重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)安全以及用戶安全風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全而言，其網(wǎng)絡(luò)安全威脅主要是來自連接的外部網(wǎng)絡(luò)。入侵者利用網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)中存在的安全漏洞，施加計(jì)算機(jī)病毒等的惡意攻擊，這樣的危害可以造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓、系統(tǒng)拒絕服務(wù)、信息被竊取、篡改等，從而造成電力系統(tǒng)或國民經(jīng)濟(jì)的損失。

圖1 安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of AnKang power dispatching data network topology

用戶安全是指內(nèi)部人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的攻擊及誤用等。從網(wǎng)絡(luò)信息安全問題的發(fā)展歷程來看，經(jīng)歷了從注重技術(shù)到技術(shù)、管理雙管齊下的轉(zhuǎn)化，到目前為止，“三分技術(shù)、七分管理”已成為安全策略設(shè)計(jì)的普遍共識(shí)。加強(qiáng)安全管理是消除用戶安全風(fēng)險(xiǎn)的唯一途徑。

同時(shí)安康調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性要求高，網(wǎng)絡(luò)的可用率、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸時(shí)延（業(yè)務(wù)應(yīng)有不同的優(yōu)先級(jí)）、網(wǎng)絡(luò)的收斂時(shí)間等關(guān)鍵性能必須予以保證。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)還要求具有較高的安全可靠性，并對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)路由的設(shè)置與優(yōu)化有特定的要求。目前大多承載業(yè)務(wù)的傳輸頻度為秒級(jí)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)量相對(duì)比較恒定，網(wǎng)絡(luò)的流量不大。

2 安全防護(hù)方案

按照國家電網(wǎng)公司要求，電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)安全性應(yīng)符合國家經(jīng)貿(mào)委30號(hào)令 《電網(wǎng)與電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》及國家電網(wǎng)公司《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》的要求及相關(guān)規(guī)定。

按要求，安康電力數(shù)據(jù)信息分為2個(gè)大區(qū)既生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。生產(chǎn)控制大區(qū)分控制區(qū)（安全I(xiàn)區(qū)）和非控制區(qū)（安全I(xiàn)I區(qū)），控制區(qū)業(yè)務(wù)包括電力數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)等實(shí)時(shí)信息；非控制區(qū)業(yè)務(wù)包括調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)等非實(shí)時(shí)信息；管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)包括OMS等。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全I(xiàn)區(qū)與安全I(xiàn)I區(qū)業(yè)務(wù)通過VPN實(shí)現(xiàn)兩區(qū)業(yè)務(wù)之間的安全防護(hù)。2個(gè)大區(qū)網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)互不聯(lián)網(wǎng)，物理隔離。各應(yīng)用系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用安全網(wǎng)關(guān)和防火墻技術(shù)，各區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)應(yīng)按要求采取相應(yīng)的隔離措施。

根據(jù)上述要求，從以下幾個(gè)方面設(shè)計(jì)了安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全防護(hù)方案。

2.1 通過MPLS VPN隔離不同類型業(yè)務(wù)

MPLS VPN具有安全性高、擴(kuò)展性強(qiáng)、QoS保證、成本低、易于實(shí)現(xiàn)、管理等特性。因而可在公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上構(gòu)建電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中基于MPLS的VPN[3]。

MPLS VPN由于在公網(wǎng)中使用LSP隧道進(jìn)行標(biāo)簽交換，較之普通的IP轉(zhuǎn)發(fā)具有更好的安全級(jí)別。通過兩大類VPN（安全區(qū)I與安全區(qū)II），確保2種不同業(yè)務(wù)間的設(shè)備無法獲知對(duì)方的路由信息。在同一種業(yè)務(wù)中通過對(duì)M PLS VPN中的RT（Route—Target）屬性的合理設(shè)置，可保證即使是相同的業(yè)務(wù)，如沒有互訪需求，也無法相互訪問。

2.2 路由認(rèn)證和保護(hù)

路由認(rèn)證（Routing Authentication）就是運(yùn)行于不同設(shè)備的相同動(dòng)態(tài)路由協(xié)議之間，對(duì)相互傳遞的路由刷新報(bào)文進(jìn)行的確認(rèn)，以使設(shè)備能接受真正而安全的路由刷新報(bào)文。 目前，多數(shù)路由協(xié)議支持路由認(rèn)證，并且實(shí)現(xiàn)的方式大體相同。認(rèn)證過程有基于明文的，也有基于更安全的MD5校驗(yàn)。M D5認(rèn)證與明文認(rèn)證的過程類似，只不過密鑰不在網(wǎng)絡(luò)上以明文方式直接傳送。路由器將使用MD5算法產(chǎn)生一個(gè)密鑰的“消息摘要”，代替密鑰本身發(fā)送出去，這樣可保證沒有人可在密鑰傳輸?shù)倪^程中竊取到密鑰信息。使用MD5認(rèn)證算法的路由協(xié)議有：OSPF、RIP版本 2、BGP4、EIGRP。 目前安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)使用OSPF算法。

2.3 關(guān)閉IP功能服務(wù)

有些I P特性對(duì)局域網(wǎng)來說是有用的，但對(duì)廣域網(wǎng)或城域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備是不適用的。如這些特性被惡意攻擊者利用，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的危險(xiǎn)。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具備關(guān)閉這些IP功能的能力。1）IP源路由選項(xiàng)開關(guān)。由于IP源路由選項(xiàng)忽略了報(bào)文傳輸路徑中的各設(shè)備的中間轉(zhuǎn)發(fā)過程，不管轉(zhuǎn)發(fā)接口的工作狀態(tài)，可能被惡意攻擊者利用，刺探網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)備應(yīng)能關(guān)閉I P源路由選項(xiàng)功能。2）重定向開關(guān)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向同一個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)發(fā)送ICMP重定向報(bào)文，請(qǐng)求主機(jī)改變路由。一般情況下，設(shè)備僅向主機(jī)而不向其他設(shè)備發(fā)送ICMP重重定向報(bào)文。但一些惡意的攻擊可能跨越網(wǎng)段向另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)發(fā)送虛假的重定向報(bào)文，以期改變主機(jī)的路由表，干擾主機(jī)正常的IP報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。3）定向廣播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)開關(guān)。在接口上進(jìn)行配置，禁止目的地址為子網(wǎng)廣播地址的報(bào)文從該接口轉(zhuǎn)發(fā)，以防止smurf攻擊。因此，設(shè)備應(yīng)能關(guān)閉定向廣播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，缺省應(yīng)為關(guān)閉狀態(tài)。4）ICMP協(xié)議的功能開關(guān)。很多常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊利用了ICMP協(xié)議功能。ICMP協(xié)議允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中間節(jié)點(diǎn) （路由器）向其他設(shè)備節(jié)點(diǎn)和主機(jī)發(fā)送差錯(cuò)或控制報(bào)文；主機(jī)也可用ICMP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或另一臺(tái)主機(jī)通信。對(duì)ICMP的防護(hù)比較復(fù)雜，因?yàn)镮CMP中一些消息已作廢，而有一些消息在基本傳送中不使用，但另外一些則是常用的消息。因此ICMP協(xié)議處理中應(yīng)根據(jù)這3種差別對(duì)不同的ICMP消息處理，以減少ICMP對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的影響[4]。

2.4 可靠性保證

電力能源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，而電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的可靠運(yùn)行則是電力安全生產(chǎn)的保障。特別是隨著信息化、數(shù)字化的發(fā)展，整個(gè)社會(huì)對(duì)電力的依賴性空前提高。一旦能源中斷，將會(huì)使整個(gè)信息環(huán)境陷于癱瘓，引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的后果。因此在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)計(jì)實(shí)施中必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性進(jìn)行詳盡的考慮和設(shè)計(jì)。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性由兩部分組成，即承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性和應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性主要由服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫等的可靠性構(gòu)成，由上層應(yīng)用保證；承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性則包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可靠性及組網(wǎng)設(shè)備可靠性。下面對(duì)安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

2.4.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可靠性，主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通道的備份考慮和設(shè)計(jì)，通過備份線路及設(shè)備的備份，保證任何時(shí)刻、任何節(jié)點(diǎn)之間都有可達(dá)的路由。

1）對(duì)于安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)而言，核心層和骨干層節(jié)點(diǎn)之間的鏈路是網(wǎng)絡(luò)的主干鏈路，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的可靠性由核心層節(jié)點(diǎn)和匯聚層節(jié)點(diǎn)間的設(shè)備配置和互連鏈路的特性決定。本網(wǎng)絡(luò)的核心層與匯聚層之間采用N×2M的多鏈路連接，實(shí)現(xiàn)鏈路冗余，以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2）在核心節(jié)點(diǎn)上均采用雙設(shè)備的配置，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，并可實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。

3）骨干和匯聚節(jié)點(diǎn)通過到核心節(jié)點(diǎn)的雙鏈路保障網(wǎng)絡(luò)的冗余。

4）在故障出現(xiàn)的時(shí)候，通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議等機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)自動(dòng)迂回切換到其它連通的鏈路上，保證通信的正常進(jìn)行。對(duì)于流量超過備份線路帶寬承載能力時(shí)，可采用QoS等措施保證業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)注的關(guān)鍵業(yè)務(wù)得到優(yōu)先傳送或者升級(jí)帶寬[5]。

2.4.2 組網(wǎng)設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)

線路的備份主要解決了網(wǎng)絡(luò)互通路徑的問題，而節(jié)點(diǎn)設(shè)備的可靠則解決網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)問題。要保證電力數(shù)據(jù)網(wǎng)平臺(tái)的可靠性，對(duì)于核心和匯聚層，必須要選用具備電信級(jí)可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，才能使網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)恢復(fù)能力、降低人工維護(hù)工作，達(dá)到電信級(jí)的可靠運(yùn)行。

設(shè)備的高可靠性從硬件、軟件、保護(hù)機(jī)制等幾個(gè)方面體現(xiàn)。

1）采用分布式體系結(jié)構(gòu)

分布式體系結(jié)構(gòu)是提高可靠性的基礎(chǔ)，與集中式體系設(shè)備相比較，分布式體系設(shè)備除性能可以通過插入更多的接口處理板提高整體性能外，更為關(guān)鍵的是將管理、路由轉(zhuǎn)發(fā)、接口處理等功能分配在不同的部件上，協(xié)同工作，分布式體系可以分散故障風(fēng)險(xiǎn)、隔離故障、提供冗余配置，提高系統(tǒng)的自動(dòng)恢復(fù)能力；如管理部件故障，只需要更換這部分板件，不影響其他功能。

分布式體系結(jié)構(gòu)可以提高組網(wǎng)的物理可靠性，如在城域網(wǎng)環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)中，每個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)都有多條接口與相鄰的節(jié)點(diǎn)或本地互聯(lián)，從路由上提高了可靠性。如果采用集中式體系，則當(dāng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)所有接口都會(huì)失效，造成節(jié)點(diǎn)所帶網(wǎng)絡(luò)的中斷；而采用分布式結(jié)構(gòu)時(shí)，這些接口可以分別配置到不同的接口處理板上，這樣，無論這臺(tái)設(shè)備的管理單元、交換轉(zhuǎn)發(fā)單元，還是單一接口出現(xiàn)故障，都可以保證至少有部分路徑是連通的，降低網(wǎng)絡(luò)中斷的危險(xiǎn)。

2）關(guān)鍵部件冗余

采用分布式體系下，對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵部件，如主控管理單元、交換轉(zhuǎn)發(fā)單元等，進(jìn)行冗余構(gòu)造配置，保證系統(tǒng)在工作中不會(huì)全部失效。

3）實(shí)時(shí)熱備份機(jī)制

在系統(tǒng)軟件及硬件的支持下，關(guān)鍵部件在發(fā)生故障能自動(dòng)啟動(dòng)備份系統(tǒng)，而且主備之間的切換要能夠?qū)崟r(shí)熱倒換，即運(yùn)行中即使發(fā)生設(shè)備故障切換也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)造成影響。

4）熱插拔特性

核心和匯聚層設(shè)備的任意單板需要支持熱插拔特性，保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要維護(hù)，或系統(tǒng)需要升級(jí)擴(kuò)展時(shí)，不需要停機(jī)處理，保證網(wǎng)絡(luò)的7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行。

5）冗余電源支持

冗余電源負(fù)載分擔(dān)及備份供電可保障系統(tǒng)具有可靠的能量源。

6）散熱系統(tǒng)

散熱系統(tǒng)使設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行而不至因?yàn)闇囟冗^高而出現(xiàn)故障。冗余風(fēng)扇等散熱裝置可以增加設(shè)備的無故障運(yùn)行時(shí)間及減少故障發(fā)生。安康地調(diào)自動(dòng)化機(jī)房采用精密空調(diào)，確保設(shè)備運(yùn)行環(huán)境符合要求[6]。

3 結(jié)束語

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，融含了電網(wǎng)監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)控制、信息處理與安全管理等重要功能，其安全可靠性具有特別重要的意義。

隨著安全技術(shù)的發(fā)展和電力需求的變化，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全防護(hù)還有相當(dāng)多的工作要做，如部署全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)防病毒體系和身份認(rèn)證等。同時(shí)，還需要進(jìn)一步建立健全安全管理制度，加強(qiáng)有關(guān)人員的安全意識(shí)，將安全工作納入到日常管理工作中去，以保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外，尚有若干分支有待于進(jìn)一步深究，以期促進(jìn)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的進(jìn)一步提升。

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