信息安全：電力系統(tǒng)拿什么應(yīng)急？

在關(guān)系國計民生的電力行業(yè)，安全事件如同一把利刃，將系統(tǒng)割得七凌八落，嚴(yán)重影響了國計民生。雖然國家出臺了一些相關(guān)保護(hù)法規(guī)，部分方案提供商也設(shè)計了相應(yīng)的防護(hù)模型，但真正切實(shí)的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)仍有待出現(xiàn)。

電力安全事件預(yù)警

如某電力公司的門戶網(wǎng)站被黑客非法篡改，在網(wǎng)頁上用紅色醒目字體留言：電價將在某日后上漲，而日后電費(fèi)又沒有漲價。這是一個典型的黑客攻擊例子。究其原因在于當(dāng)時沒有網(wǎng)站備用系統(tǒng)，沒有應(yīng)急處理預(yù)案，網(wǎng)管員不能及時恢復(fù)網(wǎng)頁。

又如，另一電力公司的郵件服務(wù)器由于其地市電力員工的郵件中繼攻擊而癱瘓;還有某電力公司內(nèi)部員工出于某種目的進(jìn)入電量計費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫非法更改用電量等。這些安全事件在社會上造成了較大的影響，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

筆者在做安全咨詢時，經(jīng)常有電力企業(yè)的員工問，單位已經(jīng)部署了網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng)，自己也安裝了客戶端殺毒軟件，但機(jī)器上還是經(jīng)常感染病毒。

后來，筆者發(fā)現(xiàn)他們殺毒軟件的病毒庫一直沒有更新，還是最初安裝時的病毒庫。因為病毒種類在不斷變化，只有在線或定期更新病毒庫，經(jīng)常查殺病毒，不打開來路不明的郵件及其附件，才能拒病毒于千里之外。

種種安全事件說明，電力的員工的安全意識還需要進(jìn)一步提高。

遵從法規(guī)

由于電力系統(tǒng)是關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)設(shè)施，其信息安全問題已經(jīng)受到國家、電力企業(yè)以及社會的高度重視。為了防范電腦黑客、病毒惡意代碼等對電力系統(tǒng)的攻擊侵害及由此引發(fā)的電力系統(tǒng)事故，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，原國家經(jīng)貿(mào)委在2002年發(fā)布了30號令《電網(wǎng)和電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的規(guī)定》。

該規(guī)定要求兩類隔離：各電力監(jiān)控系統(tǒng)必須與辦公自動化系統(tǒng)(OA)或管理信息系統(tǒng)(MIS)等電力軟件實(shí)行有效(物理)隔離措施;電力調(diào)度數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)必須與綜合信息網(wǎng)絡(luò)及因特網(wǎng)實(shí)行物理隔離。

此后，國家電網(wǎng)公司研究了電力系統(tǒng)安全防護(hù)的模型，并制定了電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)總體框架，包含安全技術(shù)措施和安全管理制度。目前，正在建立電力信息化安全保障體系，安全應(yīng)急響應(yīng)就是其中的重要內(nèi)容。

進(jìn)一步升華

作為該框架制定的參與者和推廣者，筆者深切體會到電力系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)體系建設(shè)的必要性和重要性。同時，筆者也認(rèn)為該框架還需要進(jìn)一步細(xì)化，各個單位需要根據(jù)自己業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際情況和特點(diǎn)，制定一套切實(shí)有效的應(yīng)急響應(yīng)體系。

解讀應(yīng)急響應(yīng)

應(yīng)急響應(yīng)體系可以保障電力系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的高可用性，為電力用戶提供安全事件的流程化處理方法，提高事件處理效率，降低安全事件帶來電力系統(tǒng)的資產(chǎn)損失，提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全水平和應(yīng)用水平。

那么，什么是應(yīng)急響應(yīng)?電力行業(yè)的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)都受到哪些因素的影響?如何建設(shè)完善的應(yīng)急響應(yīng)體系?筆者想在這里談?wù)勛约旱恼J(rèn)識和見解。

所謂應(yīng)急響應(yīng)是指對監(jiān)控到的危及電力系統(tǒng)安全的事件、行為、過程及時做出處理，以防危害進(jìn)一步擴(kuò)大。電力系統(tǒng)的運(yùn)行涉及到調(diào)度中心、變電站、發(fā)電廠;發(fā)、輸、配電系統(tǒng)一體化，系統(tǒng)中包括了各種獨(dú)立系統(tǒng)和聯(lián)合電網(wǎng)的控制保護(hù)技術(shù)、通信技術(shù)、運(yùn)行管理技術(shù)等。

電力系統(tǒng)的信息安全是一項涉及電網(wǎng)調(diào)度自動化、繼電保護(hù)及安全控制裝置、廠站自動化、配電網(wǎng)自動化、電力市場交易、生產(chǎn)管理、電力營銷、辦公自動化系統(tǒng)等有關(guān)生產(chǎn)、經(jīng)營和管理方面的多領(lǐng)域、復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程。

電網(wǎng)調(diào)度自動化、繼電保護(hù)及安全控制裝置、廠站自動化、配電網(wǎng)自動化、電力市場交易等系統(tǒng)屬于監(jiān)控系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)控制業(yè)務(wù);生產(chǎn)管理、電力營銷、辦公自動化等系統(tǒng)屬于管理信息系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的信息化管理。

監(jiān)控系統(tǒng)的安全等級高于管理信息系統(tǒng)，實(shí)時生產(chǎn)系統(tǒng)的安全等級最高。電力系統(tǒng)的多樣性決定了電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)非常復(fù)雜，應(yīng)急響應(yīng)也非常復(fù)雜。

這就要求針對不同的系統(tǒng)，建立不同的電力系統(tǒng)安全事件應(yīng)急體系和預(yù)案，用于保護(hù)、分析對系統(tǒng)資源的非法訪問和網(wǎng)絡(luò)攻擊，并配備必要的應(yīng)急設(shè)施，統(tǒng)一調(diào)度，進(jìn)行經(jīng)常性地演練，從而形成對重大安全事件(遭到自然災(zāi)害、黑客、病毒攻擊和其他人為破壞等)的快速響應(yīng)能力，最大限度地降低電力系統(tǒng)的風(fēng)險。

揭開“龍骨”內(nèi)幕

電力系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)體系像只龐大的恐龍，只有探析到它的骨骼結(jié)構(gòu)，才好構(gòu)建完美的恐龍模型。

根據(jù)多年工作經(jīng)驗，筆者認(rèn)為，電力系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)體系的“骨骼”結(jié)構(gòu)應(yīng)如圖1所示。即由技術(shù)體系和管理體系兩部分組成。

技術(shù)充左膀

技術(shù)體系應(yīng)該包括3方面內(nèi)容：安全知識庫、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)備份。

安全知識庫包括各電力應(yīng)用的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的漏洞、補(bǔ)丁、安全事件、解決方案、應(yīng)急預(yù)案等。

從處理方法上來看，安全事件可以分為兩類，一類是曾經(jīng)發(fā)生過，并明確知道原因、后果和處理方法的安全事件。該類安全事件已經(jīng)存在安全知識庫中，如發(fā)生過的病毒、攻擊入侵事件等。

另一類是安全知識庫中沒有的、沒有立即解決措施的安全事件。如新出現(xiàn)的病毒、攻擊入侵事件等。前者可以在網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場立即予以解決;后者可以先提出臨時解決方案，然后經(jīng)過安全專家發(fā)現(xiàn)問題的根源，找到最終解決方案后再存入知識庫。安全知識庫的作用是能迅速地對安全事件進(jìn)行合理、科學(xué)地處理。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控就是在電力網(wǎng)絡(luò)的邊界接口處安裝基于網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測和預(yù)警系統(tǒng)，提高對網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備自身安全漏洞和內(nèi)外部攻擊行為的檢測、管理、監(jiān)控和實(shí)時處理能力。

系統(tǒng)監(jiān)控就是在電力系統(tǒng)內(nèi)部局域網(wǎng)的關(guān)鍵服務(wù)器上部署基于主機(jī)的入侵檢測和預(yù)警系統(tǒng)，在主機(jī)一級對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，對異常的用戶行為進(jìn)行報警等處理，最大限度防止系統(tǒng)攻擊、濫用及惡意篡改等安全事件的發(fā)生。

對于系統(tǒng)備份，筆者建議采用的策略應(yīng)該是全備份和增量備份相結(jié)合的方式。這樣做，既利用了全備份恢復(fù)簡單的特點(diǎn)，又考慮了備份時間少的優(yōu)點(diǎn)。

電力系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)的備份，確保了數(shù)據(jù)損壞、系統(tǒng)崩潰情況下快速恢復(fù)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的可用性，同時對實(shí)時控制系統(tǒng)、電力市場交易系統(tǒng)進(jìn)行異地的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)備份，可提供系統(tǒng)級容災(zāi)功能，保證在發(fā)生大規(guī)模災(zāi)難情況下，保持系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

管理擔(dān)右臂

電力系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)的管理體系包括領(lǐng)導(dǎo)小組、工作小組，以及相應(yīng)的管理制度、應(yīng)急處理流程和應(yīng)急預(yù)案的演練。

領(lǐng)導(dǎo)小組主要由各級電力企業(yè)管理層組成，目前基本上是各單位的一把手負(fù)責(zé)。

工作小組可以分為三個級別：

第一級是安全值班員，可以由網(wǎng)管中心值班人員兼任，主要負(fù)責(zé)7×24小時的安全事件監(jiān)視，按照安全事件的處理指南和安全知識庫處理已知的安全告警事件;

第二級是安全專家小組，由企事業(yè)單位內(nèi)部的安全專家和網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的專家組成，負(fù)責(zé)對第一級發(fā)現(xiàn)提交的未知安全事件進(jìn)行分析判斷，完成絕大多數(shù)安全事件的處理，對不能及時找到完整解決方案，需要在將該問題提交第三級以外，還必須及時找到臨時解決方案;

第三級是電力系統(tǒng)安全實(shí)驗室，負(fù)責(zé)針對重大安全隱患和網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行會診，同時還負(fù)責(zé)撰寫安全事件分析報告，提交安全策略和配置的變更建議。

對于第三級，在必要時可以借助電力行業(yè)的專業(yè)安全服務(wù)公司，利用它們的經(jīng)驗和對最新安全技術(shù)的跟蹤研究進(jìn)行解決。但在利用第三方資源時，應(yīng)同他們簽署保密協(xié)議，以避免引入新的安全風(fēng)險。

至于第一級和第二級應(yīng)急響應(yīng)體系，因為涉及到詳細(xì)的核心業(yè)務(wù)資源和流程，對于電力系統(tǒng)這樣的國家基礎(chǔ)設(shè)施單位，應(yīng)該各自內(nèi)部解決，自己培養(yǎng)一只既熟悉業(yè)務(wù)又精通信息安全的專家隊伍，保證可以做到依靠自己的力量提出信息安全需求、規(guī)劃和進(jìn)行風(fēng)險評估，優(yōu)化企業(yè)的安全策略，總結(jié)安全事件和安全問題的處理經(jīng)驗，保證企業(yè)自己就能夠處理大多數(shù)的安全事件。

應(yīng)急預(yù)案演練包括計劃安排、演練過程和效果詳細(xì)記錄、演練活動的評估報告和應(yīng)急預(yù)案改進(jìn)建議等。根據(jù)應(yīng)急預(yù)案演練的計劃安排確定時間，報單位領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)實(shí)施。

應(yīng)急預(yù)案演練的效果應(yīng)當(dāng)進(jìn)行評估，評估報告應(yīng)當(dāng)對應(yīng)急預(yù)案是否可操作、應(yīng)急程序是否科學(xué)合理、應(yīng)急資源是否迅速到位等，做出明確的結(jié)論，評估報告必須有明確的責(zé)任人。

對應(yīng)急預(yù)案演練中存在的問題，應(yīng)當(dāng)提出改進(jìn)意見。如果涉及應(yīng)急預(yù)案演練正常進(jìn)行的重大問題，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)演練沒有取得成功，建議改進(jìn)后重新進(jìn)行演練。

企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視應(yīng)急預(yù)案演練的評估報告，對存在的問題進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。

應(yīng)急預(yù)案演練的基本要求是：對在線系統(tǒng)不造成影響;在主要網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)管理員、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)發(fā)生變更和應(yīng)用升級時要進(jìn)行演練;演練前應(yīng)填寫工作單，并對應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)做離線備份;演練結(jié)束形成演練總結(jié)報告。

安全培訓(xùn)是對電力系統(tǒng)相關(guān)人員進(jìn)行口令的安全設(shè)置、經(jīng)常給系統(tǒng)打補(bǔ)丁等信息安全基本知識培訓(xùn)。同時，還要進(jìn)行信息系統(tǒng)安全模型、標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法律法規(guī)的培訓(xùn)，以及實(shí)際使用安全產(chǎn)品的工作原理、安裝、使用、維護(hù)、故障處理和電力系統(tǒng)的安全知識庫與應(yīng)急預(yù)案等培訓(xùn)。通過培訓(xùn)，可以提高他們的安全意識、技術(shù)水平和管理水平，從而提高電力企業(yè)的整體安全水平。

響應(yīng)流水線

當(dāng)大家對應(yīng)急響應(yīng)體系有所認(rèn)識之后，需要進(jìn)一步了解的是當(dāng)安全事件發(fā)生后，應(yīng)急響應(yīng)體系如何進(jìn)行響應(yīng)與處理。這就像突遇火災(zāi)，人們該按什么流程撲滅大火。

在電力系統(tǒng)，撲滅大火的流水過程如圖2所示。

首先，第一級安全值班員對所監(jiān)控到的安全事件進(jìn)行分析，若該事件為已知告警事件，安全值班員自己從安全知識庫中找到解決方案，并進(jìn)行事件處理。

若該事件不能與安全知識庫的已知告警相匹配，或在確定時間內(nèi)不能解決，進(jìn)入第二級安全專家處理。第二級經(jīng)過深入分析，根據(jù)安全事件對電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響程度，判定其優(yōu)先級。

如果第二級及時發(fā)現(xiàn)了安全事件的根源，找到了解決方案，就執(zhí)行該方案。事件處理完后應(yīng)該及時更新安全知識庫，并通知第一級和第三級，提高他們的技能水平。

如果在規(guī)定時間內(nèi)，第二級安全專家也沒有找到有效的解決方案，就提出臨時解決方案，并通知請示應(yīng)急響應(yīng)領(lǐng)導(dǎo)小組。待批準(zhǔn)后，與第一級安全值班員一起，執(zhí)行該解決方案。

同時，第二級的安全專家把該安全問題提交給第三級電力系統(tǒng)安全實(shí)驗室。

第三級的安全實(shí)驗室根據(jù)該安全問題的嚴(yán)重程度，對其進(jìn)行模擬和測試，尋求解決該問題的最終解決方案。

找到最終解決方案后，需要更新安全知識庫，同時對第二級安全專家和第一級安全值班員進(jìn)行知識轉(zhuǎn)移，對他們進(jìn)行安全培訓(xùn)。

應(yīng)急“隨需而變”

由于信息技術(shù)日新月異，隨著新的信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用以及電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，原有的安全技術(shù)隨時間的推移可能會降低其安全性。

新系統(tǒng)的應(yīng)用擴(kuò)大了安全防范的邊界，這樣就會產(chǎn)生新的安全漏洞、威脅和新的風(fēng)險。

另外，受到人們認(rèn)識水平的限制和電力系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)的復(fù)雜性，電力系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)體系中可能會留有安全隱患。

有鑒于此，應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)該隨這些因素的變化而動態(tài)變化。只有成為動態(tài)的安全應(yīng)急響應(yīng)體系，才能發(fā)現(xiàn)和跟蹤最新的安全風(fēng)險。

所以，電力系統(tǒng)的安全應(yīng)急響應(yīng)體系建設(shè)應(yīng)該是動態(tài)的，是一個長期持續(xù)的過程，貫穿于信息安全生命周期的全過程。

電力系統(tǒng)安全防護(hù)的實(shí)施模型

電力系統(tǒng)安全防護(hù)的實(shí)施模型由安全策略、安全風(fēng)險評估、設(shè)計安全目標(biāo)、選擇實(shí)施安全解決方案、安全教育、安全監(jiān)測和響應(yīng)組成的綜合體。

安全策略

它是電力企業(yè)信息安全工作的依據(jù)，是所有安全行為的準(zhǔn)則。電力系統(tǒng)的總體安全策略是：分區(qū)防護(hù)、強(qiáng)化隔離。

安全風(fēng)險評估

它是針對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、重要服務(wù)器的位置、帶寬、協(xié)議、硬件、與Internet的連接等，確定網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用系統(tǒng)的安全邊界，對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施及應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，并提出安全風(fēng)險分析報告和改進(jìn)建議書。

設(shè)計安全目標(biāo)

它是根據(jù)安全風(fēng)險評估的報告和建議，分析實(shí)現(xiàn)安全功能的優(yōu)先級和投入成本，同時考慮到電力企業(yè)風(fēng)險承受能力，設(shè)計出一個適用性的安全目標(biāo)。

選擇實(shí)施安全解決方案

選擇滿足安全需求的技術(shù)產(chǎn)品，并選擇合適的安全服務(wù)商以取得最好的技術(shù)保障，然后制定合理的中長期安全實(shí)施計劃，并按計劃分期進(jìn)行實(shí)施。

安全教育

它是保障安全目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的重要手段，其實(shí)施力度將直接關(guān)系到電力系統(tǒng)安全策略以及安全方案被理解的程度和執(zhí)行的效果。

安全監(jiān)測和響應(yīng)

它是建立一套完整的安全監(jiān)測機(jī)制和人員隊伍，對動態(tài)變化的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全狀況作出準(zhǔn)確的監(jiān)控。安全監(jiān)測的目標(biāo)是要在最短的時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)違規(guī)事件和攻擊事件，并發(fā)出相應(yīng)的報警通知和啟動相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)措施，降低安全事件帶來的資產(chǎn)損失。

電力系統(tǒng)安全防護(hù)的實(shí)施模型是一個循環(huán)的螺旋式上升過程，每一次循環(huán)都是對上一次的改進(jìn)和提高，新出現(xiàn)的安全問題都將修正原來的安全策略及系統(tǒng)實(shí)施。

電力系統(tǒng)安全防護(hù)總體框架

電力系統(tǒng)安全防護(hù)總體框架包括安全服務(wù)體系、安全技術(shù)體系和安全管理體系。

安全服務(wù)體系

電力系統(tǒng)的安全服務(wù)體系包括安全評估及安全加固。安全評估包含網(wǎng)絡(luò)評估、主機(jī)系統(tǒng)評估、應(yīng)用系統(tǒng)評估，可以指導(dǎo)電力系統(tǒng)安全技術(shù)體系與管理體系的建設(shè)。

安全加固是根據(jù)安全評估的結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機(jī)操作系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行安全增強(qiáng)，提升它們的安全級別。

安全技術(shù)體系

技術(shù)體系是電力系統(tǒng)安全防護(hù)框架的重要組成部分，主要包括：綜合安全防護(hù)、物理隔離、基于PKI的安全防護(hù)等。

綜合安全防護(hù)就是應(yīng)用和實(shí)施一個基于多層次安全系統(tǒng)的全面信息安全策略，在各個層次上部署相關(guān)的安全產(chǎn)品，這增加了攻擊者侵入所花費(fèi)的時間、成本和所需要的資源，從而卓有成效地降低系統(tǒng)被攻擊的危險，達(dá)到安全防護(hù)的目的。綜合安全防護(hù)措施包括防病毒、防火墻、入侵檢測、漏洞掃描等。

物理隔離技術(shù)是利用專用硬件使兩個網(wǎng)絡(luò)在物理不連通的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸和資源共享。電力實(shí)時控制系統(tǒng)與電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)之間安采用電力專用物理隔離裝置進(jìn)行隔離，并嚴(yán)格限制數(shù)據(jù)的流向，這樣就能保證電力實(shí)時生產(chǎn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

基于PKI的安全防護(hù)就是利用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI(PublicKeyInfrastructure)建立電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信任機(jī)制，并通過數(shù)字證書的方式為每個合法的電力用戶提供一個合法性身份的證明，PKI從技術(shù)上解決了電力網(wǎng)絡(luò)上身份認(rèn)證、信息完整性和抗抵賴等安全問題。

安全管理體系

安全管理體系是電力系統(tǒng)安全防護(hù)的重要保障，可以保障技術(shù)體系的實(shí)施和安全策略的執(zhí)行。主要包括：組織保證體系、安全技術(shù)規(guī)范、安全管理制度和安全培訓(xùn)機(jī)制。