電力信息安全等級保護(hù)測評平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要： 介紹了電力信息安全等級保護(hù)測評平臺(tái)的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。平臺(tái)基于國家信息安全等級保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了等級測評的過程管理、結(jié)果評價(jià)和統(tǒng)計(jì)分析等功能，并充分考慮了電力行業(yè)信息系統(tǒng)的特征。平臺(tái)具有集成性、自動(dòng)化和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，能夠有效提高電力信息安全等級保護(hù)測評的工作效率。
關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)；信息安全；等級保護(hù)；測評平臺(tái)；自動(dòng)化

　近年來，我國各個(gè)行業(yè)的信息安全保障工作雖然取得了很大進(jìn)展，但從總體上看，我國的信息安全工作尚處于起步階段，基礎(chǔ)薄弱、水平不高，普遍存在信息安全意識和安全防范能力薄弱、信息安全保障工作重點(diǎn)不突出等問題。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化進(jìn)程全面加快，信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)性、全局性作用日益增強(qiáng)，信息資源已經(jīng)成為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源之一。保障信息安全，維護(hù)國家安全、公共利益和社會(huì)穩(wěn)定，是當(dāng)前信息化發(fā)展中迫切需要解決的重大問題。
　在信息保障IA（Information Assurance）方面，國外起步較早，出臺(tái)了多個(gè)信息技術(shù)安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。美國國防部發(fā)布的可信計(jì)算機(jī)評價(jià)準(zhǔn)則（TCSEC）是這方面最早的標(biāo)準(zhǔn)。TCSEC將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全劃分為4個(gè)等級、7個(gè)級別。在借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和結(jié)合我國國情的基礎(chǔ)上，公安部于1999年提出并組織制定了強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB17859-1999《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級劃分準(zhǔn)則》[1]，該準(zhǔn)則于2001年1月1日實(shí)施，是我國出版的第一部關(guān)于計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)等級分類的標(biāo)準(zhǔn)，它制定了計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)技術(shù)能力等級劃分的方法，規(guī)定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全保護(hù)能力的五個(gè)等級。
　經(jīng)過多年的推廣，信息安全等級保護(hù)工作在各個(gè)行業(yè)得到了深入實(shí)施，且在信息安全保障中發(fā)揮了重要的作用。但各行業(yè)信息安全等級保護(hù)測評中目前普遍存在以下問題：（1）等級保護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)管理松散，未能加以深入分析和有效利用；（2）測評實(shí)施方法不一，一定程度上依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平；（3）測評過程自動(dòng)化程度較低，影響現(xiàn)場測評效率；（4）報(bào)告編寫時(shí)間較長，導(dǎo)致測評效率低下。針對上述問題，本文依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，結(jié)合電力行業(yè)特征，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)針對電力行業(yè)的信息安全等級保護(hù)測評平臺(tái)。平臺(tái)集成了自動(dòng)化測評工具集，基于知識庫實(shí)現(xiàn)了測評項(xiàng)目管理、測評文檔管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)告自動(dòng)生成等功能，有效提高了測評工作效率，較好地滿足了等級保護(hù)對測評實(shí)踐智能化和規(guī)范化的需求。
1 測評平臺(tái)的目標(biāo)
　電力信息安全等級保護(hù)測評平臺(tái)的目標(biāo)是對電力行業(yè)信息安全等級保護(hù)測評的過程提供管理和工具支持，其需求和設(shè)計(jì)目標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：
　（1）全面的信息管理
對測評過程涉及的原始記錄、測評標(biāo)準(zhǔn)、歷史測評數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)測評資料樣本、單位和人員資料等，測評平臺(tái)可以方便地輸入輸出、查詢和引用，并可進(jìn)行集中統(tǒng)計(jì)。
　（2）自動(dòng)化和智能化
盡可能降低測評工程的人工依賴度，為測評過程提供自動(dòng)化支持，并可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的分析。
?。?）高度集成和整合
測評平臺(tái)集成了信息管理、項(xiàng)目管理、用戶管理、知識庫和接口驅(qū)動(dòng)等多功能子系統(tǒng)。
　（4）人工可干預(yù)
由于自動(dòng)化、智能化處理產(chǎn)生的結(jié)果往往不會(huì)完全符合實(shí)際需要，因此系統(tǒng)需要提供對這些結(jié)果進(jìn)行人工干預(yù)的能力。
　（5）數(shù)據(jù)安全性
　測評平臺(tái)中的數(shù)據(jù)為信息系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)，具有敏感性特征，因此需保證這些數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和傳輸過程中的安全性。
2 測評平臺(tái)總體設(shè)計(jì)
2.1 測評平臺(tái)框架設(shè)計(jì)
　測評平臺(tái)[2]總體上分為服務(wù)器和客戶端兩部分。服務(wù)器采用瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，包括測評中央處理單元、知識庫管理子系統(tǒng)、測評過程管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)智能處理子系統(tǒng)、系統(tǒng)后臺(tái)管理子系統(tǒng)和安全保障等六大功能邏輯子系統(tǒng)?？蛻舳嗽O(shè)計(jì)為桌面客戶端軟件，它通過VPN加密隧道與服務(wù)器進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)交互。平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1.1 測評中央處理單元
　測評中央處理單元是測評平臺(tái)的核心功能組件，主要功能包括：
?。?）測評任務(wù)調(diào)度和分派
接收測評請求，分派測評任務(wù)，將根據(jù)系統(tǒng)安全等級和知識庫生成的測評指導(dǎo)書、測評方法表等相關(guān)文檔打包分發(fā)給測評工程師，由其通過客戶端打開。
?。?）平臺(tái)數(shù)據(jù)調(diào)配和整合
平臺(tái)中存在大量的知識庫數(shù)據(jù)和測評記錄等應(yīng)用數(shù)據(jù)，測評中央處理單元完成各種數(shù)據(jù)資源的提取和整合，如測評方案、測評指導(dǎo)書和測評報(bào)告的自動(dòng)生成。
2.1.2 知識庫管理子系統(tǒng)
　知識庫管理子系統(tǒng)對等級保護(hù)測評涉及的知識庫進(jìn)行管理。知識庫是整個(gè)等級保護(hù)測評平臺(tái)的底層支撐數(shù)據(jù)集群，由所有項(xiàng)目共用，平臺(tái)管理員在平臺(tái)初始化時(shí)建立知識庫并隨著測評工作的進(jìn)行對知識庫進(jìn)行更新維護(hù)。知識庫具有結(jié)構(gòu)化、易操作和全面有組織的特點(diǎn)，具體包括：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫、測評方法庫、風(fēng)險(xiǎn)威脅庫、主要問題庫和整改建議庫。
?。?）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫：等級測評相關(guān)的各類國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)知識。
　（2）測評方法庫：針對不同安全等級系統(tǒng)的各個(gè)測評項(xiàng)的測評問卷和測評實(shí)施方法導(dǎo)引。
?。?）風(fēng)險(xiǎn)威脅庫：信息系統(tǒng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)威脅及應(yīng)達(dá)到的安全目標(biāo)只包含4個(gè)等級的威脅、安全目標(biāo)及二者的對應(yīng)關(guān)系知識。
?。?）主要問題庫：信息系統(tǒng)在等級保護(hù)10個(gè)方面可能存在的問題詳細(xì)描述和對應(yīng)的測評項(xiàng)。
　（5）整改建議庫：信息系統(tǒng)測評中存在的不符合項(xiàng)或主要問題的整改建議，包括詳細(xì)整改方法和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施。
　平臺(tái)通過測評中央處理單元對知識庫進(jìn)行集中調(diào)度和數(shù)據(jù)組織，從知識庫中獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)應(yīng)用于測評過程，如測評指導(dǎo)書生成、測評結(jié)果評價(jià)、數(shù)據(jù)融合與統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)告自動(dòng)生成等。
2.1.3 測評過程管理子系統(tǒng)
　測評過程管理子系統(tǒng)的主要功能是對等級保護(hù)測評的項(xiàng)目過程、相關(guān)文檔和測評工具進(jìn)行管理。等級測評過程分為4個(gè)基本測評活動(dòng)：測評準(zhǔn)備活動(dòng)、方案編制活動(dòng)、現(xiàn)場測評活動(dòng)、分析與報(bào)告編制活動(dòng)，測評平臺(tái)對上述過程進(jìn)行了完整實(shí)現(xiàn)，用戶通過平臺(tái)錄入測評過程中所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，平臺(tái)對測評各階段文檔和工具進(jìn)行集中管理。此外還具有版本控制功能，用戶可根據(jù)實(shí)際需要對文檔和測評工具進(jìn)行下載或更新。
2.1.4 數(shù)據(jù)智能處理子系統(tǒng)
　數(shù)據(jù)智能處理子系統(tǒng)包括測評結(jié)果綜合評價(jià)和數(shù)據(jù)融合與統(tǒng)計(jì)分析兩個(gè)功能模塊。測評結(jié)果綜合評價(jià)是從等級保護(hù)的10個(gè)安全方面進(jìn)行評估，即物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全、安全管理機(jī)構(gòu)、安全管理制度、人員安全管理、系統(tǒng)建設(shè)管理和系統(tǒng)運(yùn)維管理，根據(jù)信息系統(tǒng)的指標(biāo)符合性建立數(shù)學(xué)模型，對信息系統(tǒng)的信息安全狀況進(jìn)行量化評估。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了層次化的灰色關(guān)聯(lián)分析模型[2]、計(jì)算信息系統(tǒng)的信息安全評價(jià)結(jié)果值。數(shù)據(jù)融合與統(tǒng)計(jì)分析功能是對信息安全等級保護(hù)測評的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對比分析，并可生成可視化圖表。
2.1.5 系統(tǒng)后臺(tái)管理子系統(tǒng)
　系統(tǒng)后臺(tái)管理子系統(tǒng)包括機(jī)構(gòu)管理、系統(tǒng)管理、用戶管理和權(quán)限管理4個(gè)功能模塊，完成等級測評委托機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)配置信息、用戶角色和權(quán)限等方面的管理功能。
2.1.6 安全保障子系統(tǒng)
　安全保障子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了保證等級保護(hù)測評平臺(tái)中各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全和數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性。主要包括三個(gè)方面：用戶對服務(wù)器的訪問全部采用HTTPS協(xié)議，確保訪問服務(wù)器的用戶身份可信和數(shù)據(jù)傳輸保密；客戶端和服務(wù)器之間的通信實(shí)現(xiàn)了基于SSL的TCP通信，保證通信過程的安全性；存儲(chǔ)在本地的文件全部以加密文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，只有使用客戶端軟件才可打開查看。
2.1.7 測評客戶端
　測評客戶端是現(xiàn)場測評工作的執(zhí)行軟件，安裝在測評工程師的測評工作終端上。用戶登錄客戶端下載測評任務(wù)包和測評工具集，根據(jù)現(xiàn)場測評情況對測評結(jié)果客觀記錄和符合性評判，通過測評客戶端錄入測評結(jié)果，待全部測評項(xiàng)都填寫完成后將結(jié)果上傳至平臺(tái)服務(wù)器?？蛻舳诉€可對信息系統(tǒng)的現(xiàn)場測評結(jié)果進(jìn)行編輯修改和統(tǒng)計(jì)查看。服務(wù)器根據(jù)現(xiàn)場測評結(jié)果從知識庫中自動(dòng)提取內(nèi)容生成完整的測評報(bào)告。測評結(jié)果通過加密方式保存在客戶端，客戶端和服務(wù)器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行了應(yīng)用層加密并采用VPN、SSH等加密隧道進(jìn)行通信，防止數(shù)據(jù)傳輸過程中被篡改，充分保證了數(shù)據(jù)的安全性。
2.2 平臺(tái)測評流程
　使用等級保護(hù)測評平臺(tái)進(jìn)行等級測評的流程如圖2所示，測評流程由服務(wù)器端和客戶端兩部分組成。
測評首先需要登錄進(jìn)入服務(wù)器端，按照平臺(tái)向?qū)?，根?jù)測評準(zhǔn)備階段的訪談內(nèi)容初始化項(xiàng)目信息。初始化完成后，即開始按等級測評的4個(gè)基本內(nèi)容：選擇測評對象、確定項(xiàng)目組成員、創(chuàng)建及分配測評任務(wù)包到相應(yīng)的測評工程師。測評任務(wù)包包括測評方案、測評計(jì)劃和測評指導(dǎo)書，以加密文件的形式存儲(chǔ)在服務(wù)器上。
測評工程師登錄測評客戶端，連接至服務(wù)器，查看個(gè)人測評任務(wù)列表，將測評任務(wù)包下載至本地。加密文件只能由客戶端軟件自動(dòng)導(dǎo)入，解密后打開。測評工程師通過查看、訪談、檢查和工具掃描等方式逐項(xiàng)完成測評，記錄測評結(jié)果。平臺(tái)提供了掃描工具適配接口，可將工具掃描的結(jié)果自動(dòng)整合進(jìn)測評記錄。所有測評項(xiàng)完成后，測評工程師可通過匯總方式查看或修改測評結(jié)果，確認(rèn)后將測評結(jié)果上傳至服務(wù)器端，自動(dòng)生成測評報(bào)告。報(bào)告由項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)審核通過后完成輸出。
3 測評平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)
3.1 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的測評結(jié)果評價(jià)
　等級測評的結(jié)果分為符合、部分符合和不符合三種情況。實(shí)際工作中，大部分系統(tǒng)的測評結(jié)果為部分符合，無法對信息系統(tǒng)的安全建設(shè)情況進(jìn)行更深入的分析把握。針對這一問題，本平臺(tái)的數(shù)據(jù)智能處理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)分析法的灰色多層次評價(jià)模型[3-4]，對信息系統(tǒng)的等級測評結(jié)果進(jìn)行量化評價(jià)。使用灰色多層次評價(jià)模型對信息系統(tǒng)等級測評結(jié)果進(jìn)行綜合評價(jià)的步驟和方法如下：
?。?）建立等級測評評價(jià)指標(biāo)體系
將等級測評評價(jià)指標(biāo)分為3個(gè)層次：信息系統(tǒng)安全等級測評結(jié)果綜合評價(jià)（A）為第一層次；等級測評的10個(gè)方面物理安全（B1）、網(wǎng)絡(luò)安全（B2）、主機(jī)安全（B3）、應(yīng)用安全（B4）、數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù)（B5）、安全管理機(jī)構(gòu)（B6）、安全管理制度（B7）、人員安全管理（B8）、系統(tǒng)建設(shè)管理（B9）和系統(tǒng)運(yùn)維管理（B10）作為第二層次；等級測評的各個(gè)測評單元作為第三層次，如物理位置選擇（C1）、物理訪問控制（C2）、防盜竊和防破壞（C3）等。
?。?）對等級測評指標(biāo)體系進(jìn)行量化
等級測評中，每個(gè)測評單元都包含若干個(gè)測評項(xiàng)。首先需要對測評單元進(jìn)行量化，若測評單元中的所有測評項(xiàng)都為符合，則為該測評單元賦值為1；所有測評項(xiàng)均為不符合時(shí)賦值為0；包含部分符合項(xiàng)或不適用項(xiàng)時(shí)，則根據(jù)部分符合的程度為測評單元計(jì)算一個(gè)數(shù)值，該值介于0~1之間。采用根據(jù)對信息系統(tǒng)安全的影響程度確定各個(gè)測評單元的權(quán)重值，建立等級測評指標(biāo)體系賦值表。