張鵬，劉超，趙毓鵬，袁琳琳，鞠偉，強仁，夏永欣

（1.北京市能源電力信息安全工程技術(shù)研究中心（華北電力大學），北京102206；2.國家電網(wǎng)有限公司，北京100031；3.國家電網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團有限公司，北京102209）

0 引言

隨著數(shù)字新基建基于國家政策的大力推進［1］，各類“基礎(chǔ)性技術(shù)”如5G 技術(shù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在大規(guī)模應用于各行各業(yè)，驅(qū)動著我國全社會產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)升級換代提供有效支撐，為大眾生產(chǎn)生活帶來諸多便利，為我國經(jīng)濟發(fā)展注入源源動力?！皵?shù)字新基建”的關(guān)鍵在于數(shù)字化，而數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將與網(wǎng)絡(luò)化世界深入交互，不斷融合。因此，數(shù)字新基建的不斷發(fā)展勢必加速網(wǎng)絡(luò)化大安全時代的來臨，而安全基建的理念也隨之成為“數(shù)字新基建”建設(shè)過程中的重要基石。數(shù)字新基建中人工智能、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等技術(shù)通過對數(shù)據(jù)的搜集、計算、模擬及反饋等挖掘出一系列的新需求、新市場，推進各種智能終端在各個領(lǐng)域的發(fā)展，大幅度實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)備的生產(chǎn)和應用。

針對電力行業(yè)，電力智能終端設(shè)備在數(shù)字新基建的促進下日益進步，大規(guī)模的數(shù)字化電力智能終端設(shè)備正在投向電力企業(yè)并且大力應用于一些新型的數(shù)字化電力工控系統(tǒng)。與此同時，在新一代終端設(shè)備大量普及的過程中，電力企業(yè)數(shù)字化智能終端設(shè)備的安全管控也愈加困難，存在終端設(shè)備管理與數(shù)據(jù)管理2個方面的安全隱患。這些風險將嚴重影響電力行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，輕則影響“數(shù)字新基建”在電力行業(yè)的推進過程，重則將會給人們的日常生產(chǎn)生活造成嚴重沖擊。因此，對于各種智能終端設(shè)備的安全管控也正式成為電力企業(yè)乃至國家所關(guān)注的焦點。本文通過現(xiàn)階段“數(shù)字新基建”下電力智能終端設(shè)備所面臨的安全威脅，結(jié)合終端設(shè)備和終端數(shù)據(jù)全生命周期管理理念以及《網(wǎng)絡(luò)安全等級保護2.0》（以下簡稱等保2.0）［2］的安全管控模式，并基于當下電力行業(yè)安全結(jié)構(gòu)，形成一種安全、可靠的針對網(wǎng)絡(luò)安全電力智能終端設(shè)備管控機制［3］。

1 電力智能終端設(shè)備應用場景

數(shù)字新基建是相對于傳統(tǒng)基建的一種新概念。它的重心不再是房地產(chǎn)、鐵路、公路和橋梁，而是主要圍繞七大領(lǐng)域展開，即新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是指發(fā)力于科技端的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括5G 基礎(chǔ)設(shè)施、特高壓、數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、城際高速鐵路、城際軌道交通等七大領(lǐng)域，涉及通信、電力、交通、數(shù)字等多個社會民生重點行業(yè)。隨著時間的推移，新基建背景下各種基建的應用場景類型和數(shù)量只會越來越多，不同類型的終端融合更是勢在必行。

作為智能電網(wǎng)十大場景中的重要組成部分，電力智能終端的作用不可忽視［4-5］。如圖1 所示，電力智能終端主要包含配電網(wǎng)終端、智能汽車充電樁和智能電表等［6］，伴隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及社會的不斷進步，配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展極為迅速。目前，我國配電網(wǎng)系統(tǒng)已在一定程度上對網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化等技術(shù)進行了融合。通過應用此類信息技術(shù)，智能配電網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)大批量生成，所以，有效地對這些數(shù)據(jù)進行儲存、分析及處理就顯得十分重要。充電樁的需求量預計在未來5 年接近2 000 萬個，按照交直流均價1.5 萬元∕個計算，市場收益空間可達千億元級別；而智能電表已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的電能表，智能電表除了具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計量功能以外，為了適應智能電網(wǎng)和新能源的使用還具有雙向多種費率計量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能，智能電表代表著未來節(jié)能型智能電網(wǎng)最終用戶智能化終端的發(fā)展方向。

在不同類型終端融合方面，5G 終端相比于電力智能終端，一般包括數(shù)據(jù)通信終端、工業(yè)級終端等，它可以應用在智慧交通、智慧醫(yī)療、智能電網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場景［7］，相應的物聯(lián)網(wǎng)終端主要包括工業(yè)設(shè)備檢測終端，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的檢測終端、無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）終端、電力系統(tǒng)的檢測終端、安全視頻的監(jiān)控終端等，不難看出，電力終端、5G終端、物聯(lián)網(wǎng)終端有著密不可分的關(guān)系［8-9］，通常情況下可以將這些基建的終端進行融合。在電力與物聯(lián)網(wǎng)融合后，可形成適用于電網(wǎng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即電力物聯(lián)網(wǎng)［10］，它與智能電網(wǎng)相互補充，相互融合發(fā)展，將人、機、物等生產(chǎn)和消費各個環(huán)節(jié)聯(lián)接起來，狀態(tài)全面感知，信息高效處理，應用方便靈活，承載貫穿電網(wǎng)生產(chǎn)運行、企業(yè)經(jīng)營管理和外部客戶服務的數(shù)據(jù)流和業(yè)務流，與能源互聯(lián)網(wǎng)“三流合一”，借助電力智能終端的優(yōu)勢實現(xiàn)連接的泛在化、終端的智能化、服務的平臺化和數(shù)據(jù)的共享化［11］。同時可以將其他終端進行融合形成新的設(shè)備，把所有數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)處理平臺，形成數(shù)字新基建云主站平臺，不斷以數(shù)字化技術(shù)賦能電力智能終端設(shè)備，帶動企業(yè)服務、管理、效率、創(chuàng)新全面升級。

圖1 新基建下電力智能終端場景Fig.1 Scenarios of intelligent power terminals for new infrastructure

2 電力智能終端設(shè)備面臨的安全威脅

數(shù)字化新基建下，5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施將迅猛發(fā)展，電力行業(yè)的應用也變得越來越深入。隨之而來的數(shù)字化智能終端設(shè)備也將投入到新一代電力系統(tǒng)建設(shè)之中，其具有類型數(shù)量龐大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜等特點，對電力系統(tǒng)的大規(guī)模接入必然會帶來新的安全隱患［12-13］，主要包括以下幾個方面。

（1）智能終端設(shè)備易被非法操控。數(shù)字新基建背景下，國家電網(wǎng)將會建設(shè)覆蓋電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的電力物聯(lián)網(wǎng)，電力智能終端作為電力物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，其大規(guī)模部署必然會導致部分設(shè)備本身安全防護未做到位、缺乏實時更新的安全防護機制等安全隱患。當智能終端設(shè)備部署于無人監(jiān)控或不可控的環(huán)境時，智能終端被非法操控的概率較大。

（2）終端數(shù)據(jù)泄露及非法授權(quán)互動。數(shù)字新基建下，國家電網(wǎng)提出建設(shè)以電力數(shù)據(jù)為核心的能源大數(shù)據(jù)中心的重點任務，電力智能終端數(shù)據(jù)作為電力數(shù)據(jù)的重要組成部分，在數(shù)據(jù)采集、存儲、交換、處理、傳輸?shù)炔煌h(huán)節(jié)均存在數(shù)據(jù)透明的現(xiàn)象，可能會導致數(shù)據(jù)泄密，從而對數(shù)據(jù)的價值造成嚴重危害。與此同時，當攻擊者非法控制電力智能終端設(shè)備時，利用電力物聯(lián)網(wǎng)下不同終端設(shè)備互聯(lián)的背景與相應的設(shè)備進行非法授權(quán)互動，會導致關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息被竊取。

（3）惡意軟件感染。當終端被感知到節(jié)點被物理捕獲或邏輯攻破時，攻擊者可以利用它作為跳板，對其他連接設(shè)備進行木馬感染、病毒傳播及分布式拒絕服務攻擊（Distributed Denial of Service，

DDoS）。

3 終端設(shè)備安全管理與控制機制

隨著電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展，電力企業(yè)對不同類型的智能終端需求也愈發(fā)強烈，其應用類型之龐大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之復雜導致終端設(shè)備在全生命周期管理的不同階段存在著終端不易管理、數(shù)據(jù)泄露等安全問題。數(shù)字新基建背景下，為便于對電力智能終端進行統(tǒng)一安全管控，本文將從終端設(shè)備全生命周期管理及終端數(shù)據(jù)全生命周期管理2個方面展開。

3.1 終端設(shè)備全生命周期管理模式

基于數(shù)字化的新型平臺如5G 技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云平臺、人工智能等不斷迅猛發(fā)展，不僅對傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了新的需求，也不斷驅(qū)動著技術(shù)的革新，引領(lǐng)著數(shù)字基建新的發(fā)展理念。同時，新型數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施是由數(shù)字化信息基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字化融合基礎(chǔ)設(shè)施以及數(shù)字化創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施3部分構(gòu)建而成，這就使得利用信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的數(shù)字基建面臨著更高的質(zhì)量發(fā)展新要求［14］。當前，源于此的新型信息技術(shù)終端設(shè)備飛速進步并且得到廣泛的應用，針對數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)過程，數(shù)字化電力智能終端設(shè)備起到了不可替代的決定性作用。

隨著近年來包括電力行業(yè)的各產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電力行業(yè)作為資產(chǎn)密集型的行業(yè)，其所具有的電力智能終端設(shè)備的規(guī)模越來越龐大，電力企業(yè)對于大規(guī)模電力智能終端設(shè)備的高效管控始終與電力企業(yè)良性運行和長期發(fā)展息息相關(guān)，基于此，針對電力智能終端設(shè)備的管控不容忽視，一種以加強電力智能終端設(shè)備管理水平進而提升電力企業(yè)全資產(chǎn)運營效力為基本要求的全新有效的電力智能終端設(shè)備管理模式應運而生，數(shù)字新基建下的電力智能終端設(shè)備全生命周期管理［15］如圖2所示。

圖2 電力智能終端設(shè)備全生命周期管理Fig.2 Full life cycle management on equipment of intelligent power terminals

電力智能終端設(shè)備全生命周期管理［16］，是充分基于其通過可行性論證再到其運行終止直至退役報廢的全壽命周期的管理模型。這種管理模型能夠控制電力智能終端設(shè)備在整個生命過程中成本最低的情況下，安全有效運行。

全周期的流程可以分為計劃、購買、部署、維護直到退役5 個階段。首先，電力企業(yè)根據(jù)數(shù)字基建下電力智能終端設(shè)備全周期的可研論證、模型設(shè)計、終端設(shè)備生產(chǎn)安全管理等一系列涉及人員、設(shè)備及企業(yè)資產(chǎn)的問題或情形，結(jié)合企業(yè)內(nèi)部相關(guān)戰(zhàn)略制定全盤計劃，采購或是租賃所需電力智能終端設(shè)備。在確定資產(chǎn)采購后，制定管理采購流程，進行合規(guī)的資產(chǎn)登記，通過標準化流程進行合理的電力智能終端設(shè)備部署，以確保電力企業(yè)投資回報率。其次，建立完備的電力智能終端設(shè)備維護策略可以有效保證企業(yè)資產(chǎn)和運行成本的安全性。最后，在一定設(shè)備服役年限范圍內(nèi)，啟動電力智能終端設(shè)備安全退役機制，并有效進行企業(yè)固定資產(chǎn)處置工作。

電網(wǎng)終端設(shè)備的設(shè)計、施工與管理是一個工作量大、周期長、成本高的過程，制定合理有效的全壽命周期管理方案至關(guān)重要。

3.2 終端設(shè)備數(shù)據(jù)全生命周期管理模式

在“新基建”下的數(shù)字時代里，電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)已成為新的生產(chǎn)資料，創(chuàng)造了新的產(chǎn)業(yè)價值和社會價值，并牽動著整個時代的發(fā)展。對終端設(shè)備進行數(shù)據(jù)分析，不僅能使電力企業(yè)順應快速變化的時代潮流，也能預測未來的發(fā)展趨勢，使電力企業(yè)在競爭中處于有利地位。實現(xiàn)電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)價值的前提是對這些數(shù)據(jù)的生命周期有著正確認識、管理和利用。用來管理電力信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的流動、覆蓋，以及從建立、初始存儲到后期刪除等整個過程。所以應從電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)的存儲整合、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)保護等關(guān)鍵性問題進行價值挖掘，如圖3所示。

圖3 電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)全生命周期管理Fig.3 Full life cycle management on data of intelligent power terminals

由圖3 可知，該模型是一種從生產(chǎn)到消費的數(shù)據(jù)生命周期的全景圖。其數(shù)據(jù)全生命周期管理模型的目標是為電力企業(yè)優(yōu)化數(shù)據(jù)管理，提高效率，降低成本，以提供適合最終用戶使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，滿足預期的質(zhì)量要求。其可以分為以下幾個方面。

（1）數(shù)據(jù)采集［17］。電力智能終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集通常需要考慮2 方面：分別是采集源和采集點數(shù)據(jù)流。其中，在采集源方面，需對采集點進行安全認證，并對采集點行為進行邊界界定。在采集點數(shù)據(jù)流方面，必須確保所采集的電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)符合規(guī)范要求，并保證將這些數(shù)據(jù)輸入下一個生命周期節(jié)點，采集數(shù)據(jù)流大多數(shù)情況下需要進行匿名和脫敏處理。

（2）數(shù)據(jù)存儲。在動態(tài)數(shù)據(jù)全生命周期中，電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)經(jīng)常被存儲在不安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中［18］。對存儲在非安全網(wǎng)絡(luò)中的電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)進行加密是對安全環(huán)境存儲的最高標準或最佳實踐。實際上，由于安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境越來越少，所以大多數(shù)情況下都應提高數(shù)據(jù)存儲的標準。

（3）數(shù)據(jù)交換。在機構(gòu)內(nèi)外的數(shù)據(jù)交換中，從安全角度考慮，數(shù)字新基建下電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)交換的本質(zhì)與采集并無多大不同，其安全的基本要求是合規(guī)。尤其當電力數(shù)據(jù)交換到外部機構(gòu)時，數(shù)據(jù)的控制權(quán)就會轉(zhuǎn)移給外部機構(gòu)，安全措施也就無從談起。此時，除了對這些電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)交換進行嚴格的認證外，還需要保證數(shù)據(jù)的內(nèi)嵌安全性，確保數(shù)據(jù)交換到外部機構(gòu)，數(shù)據(jù)安全仍然有效。其安全措施主要有匿名、脫敏、加密、水印等。

（4）數(shù)據(jù)傳輸。電力系統(tǒng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}，就像數(shù)據(jù)存儲問題一樣，需要對其進行加密。尤其在穿越復雜的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和外部網(wǎng)絡(luò)時，不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)層的加密問題，還要考慮該數(shù)據(jù)層的加密問題。

（5）數(shù)據(jù)處理。在電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)的生命周期中，數(shù)據(jù)處理是核心過程，確保這些數(shù)據(jù)被正確的人訪問是數(shù)據(jù)安全處理的基本前提。很明顯，訪問控制和審計是數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)必須考慮的安全措施。

（6）數(shù)據(jù)銷毀。破壞電力智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)顯然是一種嚴重的破壞行為，確認任何破壞行為都需要獲得許可。

3.3 電力智能終端安全管控模型

隨著數(shù)字新基建模式在電力行業(yè)的快速發(fā)展及國網(wǎng)對能源電力大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的要求，越來越多的智能化終端設(shè)備將會加入到“數(shù)字新基建十大場景”之一的智能電網(wǎng)建設(shè)中來，網(wǎng)絡(luò)所帶來的安全問題日益突出，面臨的安全威脅也越來越明顯。所以，在電力智能終端的全生命周期管理模式下［19］，建立數(shù)字新基建下電力智能終端設(shè)備的“實時發(fā)現(xiàn)+動態(tài)管控+主動監(jiān)管”網(wǎng)絡(luò)安全管控模型如圖4所示。

在該模型中，采用了對電力智能終端的“實時發(fā)現(xiàn)—動態(tài)管控—主動監(jiān)管”的安全管控思維，分為3個模塊。

（1）實時發(fā)現(xiàn)模塊。明確了安全監(jiān)管的對象目標，主要包括電力智能終端的設(shè)備類型、數(shù)據(jù)類型、業(yè)務功能及設(shè)備特征。數(shù)字新基建背景下，大規(guī)模建設(shè)智能電網(wǎng)的同時必將導致大量終端設(shè)備并入電網(wǎng)，對其的實時監(jiān)測與發(fā)現(xiàn)是電力智能終端安全管控的基礎(chǔ)。

圖4 數(shù)字新基建電力智能終端安全管控模型Fig.4 Security management and control model for intelligent power terminals in digital new infrastructure construction

（2）動態(tài)管控模塊。體現(xiàn)了企業(yè)在對電力智能終端進行安全管控時，要求符合等保2.0 的基本信息安全法規(guī)，并且考慮電力行業(yè)安全監(jiān)管特有的安全屬性與安全特征［20］，繼而通過電力智能終端設(shè)備的接入與數(shù)據(jù)方面進行全方位監(jiān)控，實現(xiàn)了電力智能終端設(shè)備的安全集中控制。作為電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，電力智能終端設(shè)備是電力工業(yè)中的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，對其安全監(jiān)管首先要順應等保2.0“可管可控、精確保護、可視可信、智能防御”16 字安全方針［21］，能夠極大地提高電力智能終端應對安全風險的能力；其次作為數(shù)字新基建建設(shè)下電力行業(yè)特有的終端設(shè)備，更加強調(diào)在運行過程中的安全、穩(wěn)定及連續(xù)可靠性，需要從“物理安全、結(jié)構(gòu)安全、本體安全、免疫安全”4 個層面對安全進行管理；再者，在電力智能終端設(shè)備進行接入系統(tǒng)時，需考慮建設(shè)更加健壯的身份認證和訪問控制服務，方能構(gòu)建適用于電力系統(tǒng)終端接入的安全管控網(wǎng)絡(luò)；最后，電力智能終端安全接入到系統(tǒng)后，應從終端數(shù)據(jù)的“采集—處理—存儲—分析”4 個階段對其進行持續(xù)監(jiān)測及流量分析，便于及時發(fā)現(xiàn)存在的安全問題。

（3）主動監(jiān)管模塊。從技術(shù)角度分析了在越來越多的終端設(shè)備接入到系統(tǒng)時如何進行主動監(jiān)督管理，其中包括安全態(tài)勢感知、可信軟件構(gòu)建和國產(chǎn)操作系統(tǒng)研發(fā)3個層面。在國家電網(wǎng)大力推動新基建產(chǎn)業(yè)數(shù)字化及數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的同時，帶來的安全問題單單靠被動防御是做不到，因此，有必要從技術(shù)層面進行主動監(jiān)管。

4 結(jié)束語

隨著“數(shù)字新基建”的時代到來，我國的電力行業(yè)獲得了快速的發(fā)展與進步，但由于安全因素的限制，我國電力系統(tǒng)還存在很大的發(fā)展空間。鑒于此，本文主要研究了數(shù)字新基建下電力智能終端設(shè)備的安全管控機制，分別從電力智能終端設(shè)備的場景關(guān)系、面臨的安全威脅、安全管控機制這3方面進行討論，著重對智能終端設(shè)備的生命周期管理模式、數(shù)據(jù)生命周期管理模式進行分析，并得到電力智能終端的“實時發(fā)現(xiàn)—動態(tài)管控—主動監(jiān)管”安全管控模型，以滿足電力行業(yè)安全的需求，為后續(xù)電力行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

總體來看，我國的電網(wǎng)建設(shè)逐漸向智能化轉(zhuǎn)型，智能電網(wǎng)已然成為國家戰(zhàn)略，而對于電力系統(tǒng)的安全監(jiān)管成為新興熱門行業(yè)的未來市場，潛力值得期待。因此，利用終端設(shè)備以及終端數(shù)據(jù)全生命周期管理理念結(jié)合等保2.0 的安全管控模式，并基于當下電力行業(yè)安全結(jié)構(gòu)，形成的一種安全可靠的針對網(wǎng)絡(luò)安全的電力智能終端設(shè)備管控機制有著不可估量的價值。