用電信息采集系統(tǒng)安全防護(hù)

年俊華

[摘 要]用電信息采集終端是負(fù)責(zé)各信息采集點(diǎn)的電能信息的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行控制命令的設(shè)備。用電信息采集終端按應(yīng)用場(chǎng)所分為專變采集終端、集中抄表終端（包括集中器、采集器）、分布式能源監(jiān)控終端等類型。本文對(duì)用電信息采集系統(tǒng)安全防護(hù)現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行闡述和分析。

[關(guān)鍵詞]智能量測(cè) 信息采集 安全防護(hù)

中圖分類號(hào)：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）18-0280-01

0 概述

目前，電力市場(chǎng)化的進(jìn)程不斷深人，用戶對(duì)電能可靠性和質(zhì)量的要求也在不斷提高，為了提供安全、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的用電服務(wù)，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。用電信息采集系統(tǒng)是智能用電環(huán)節(jié)的重要組成部分，是電量、電費(fèi)、電價(jià)、負(fù)荷等用電信息實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的主要來源。

1 智能量測(cè)

智能量測(cè)（高級(jí)量測(cè)體系“AMI”）是一套完整的包括智能電表、先進(jìn)通訊網(wǎng)絡(luò)、采集器與集中器、后臺(tái)軟件的系統(tǒng)，它能夠利用雙向通信系統(tǒng)和記錄有用戶詳細(xì)負(fù)荷信息的智能電表，定時(shí)和即時(shí)獲得用戶帶有時(shí)標(biāo)的多種計(jì)量值，如用電量，用電需求，電壓，電流等信息，同時(shí)向用戶端發(fā)布命令和信息，與用戶建立緊密聯(lián)系。

1.1 智能量測(cè)的概念

2006年8月，美國聯(lián)邦能源政策委員會(huì)定義了AMI的概念：AMI是1個(gè)計(jì)量系統(tǒng)，它能夠每小時(shí)或以更高頻率記錄用戶的用電行為或其它參數(shù)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到每一個(gè)中心。通過用戶人口能夠?qū)崿F(xiàn)用戶側(cè)設(shè)備和電力公司之間的雙向通信，即智能電能表將用戶的各種用電耗能信息同時(shí)發(fā)送給本地用戶和電力公司，智能電能表通過本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示告知用戶耗能情況、電力公司提供的實(shí)時(shí)電價(jià)信息，用戶根據(jù)這些信息可合理地控制本地負(fù)荷的耗電量，達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能的雙重目的。

1.2 用電信息采集系統(tǒng)

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)、監(jiān)控的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理，具備相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源的監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。

采集器是用于采集多個(gè)電能表電能信息，？并可與集中器交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。采集器依據(jù)功能可分為基本型采集器和簡(jiǎn)易型采集器?；拘筒杉鞒蘸蜁捍骐娔鼙頂?shù)據(jù)，并根據(jù)集中器的命令將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)上傳給集中器。簡(jiǎn)易型采集器直接轉(zhuǎn)發(fā)集中器與電能表間的命令和數(shù)據(jù)。

2 用電信息采系統(tǒng)安全防護(hù)體系

用電信息采集系統(tǒng)是營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，其采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和使用的客戶信息、用電信息以及電費(fèi)信息等不僅是電力行業(yè)的核心數(shù)據(jù)資料，而且涉及到國家政治、軍事以及社會(huì)生活的各個(gè)層面，具有較高的保密性，信息的非法使用和泄漏將可能帶來不可挽回的損失。而且隨著信息技術(shù)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，用電信息采集系統(tǒng)由于大量使用了通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新技術(shù)，使自身的安全問題變得更加復(fù)雜、更加緊迫。信息安全問題顯得越來越重要，它不僅威脅到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，而且影響著電力系統(tǒng)信息化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。

基于以上因素，安全防護(hù)的要求也需要在現(xiàn)有采集系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上提升到更高的層次，以達(dá)到國家電網(wǎng)公司信息系統(tǒng)建設(shè)的安全防護(hù)總體要求，為營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠、有效、實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.1 信息系統(tǒng)的安全目標(biāo)

保護(hù)信息和信息系統(tǒng)免遭偶發(fā)的或有意的非授權(quán)泄露、修改、破壞或喪失處理信息能力，實(shí)質(zhì)是保護(hù)信息的安全性，即機(jī)密性、完整性、可用性、可控性和不可否認(rèn)性。信息安全屬性還包括可控性、不可否認(rèn)性、實(shí)用性、合法性、可追溯性、穩(wěn)定性、可靠性等。

2.2 用采系統(tǒng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)攻擊

根據(jù)用電信息采集系統(tǒng)面臨針對(duì)其機(jī)密性、完整性、可用性等風(fēng)險(xiǎn)攻擊。

2.2.1針對(duì)機(jī)密性的攻擊

竊聽是指在未經(jīng)授權(quán)的情況下訪問或攔截信息。主站系統(tǒng)與用電終端之間通過公共信道傳輸用電信息，攻擊者可在采集通道上采取一定技術(shù)手段獲取用電終端采集的用戶用電信息。如果竊取的信息是明文，則信息的機(jī)密性被破壞，如果是密文信息，攻擊者也可通過流量分析手段來獲取主站與終端所傳信息的變化規(guī)律，進(jìn)而掌握不應(yīng)被公開的機(jī)密信息。

2.2.2針對(duì)完整性的攻擊

篡改是指攻擊者攔截或訪問信息后，修改信息使其對(duì)自己有利。攻擊者首先要破壞原有信道，使信息傳輸通道中斷，然后將從主站系統(tǒng)接收到的信息篡改后，發(fā)送到用電終端。例如，攻擊者對(duì)主站系統(tǒng)發(fā)到用電終端的電費(fèi)充值信息的篡改將給售電企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2.3針對(duì)可用性的攻擊

偽裝是指攻擊者假扮成信息的合法發(fā)送方向接收方發(fā)送信息或假扮成信息的合法接收方獲取發(fā)送方發(fā)出的信息。如果偽裝的是控制信息將會(huì)導(dǎo)致用電終端的誤動(dòng)作，干擾電力用戶的正常用秩序。

重放是指攻擊者獲得發(fā)送方所發(fā)信息，再重新發(fā)送到接收方。攻擊者首先攔截主站系統(tǒng)向用電終端發(fā)送的充值信息，然后攻擊者定期向用電終端重發(fā)這條信息，以期獲得多次充值，這類攻擊同樣會(huì)給售電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

攻擊者可通過中斷通信信道或向服務(wù)端發(fā)送大量虛假請(qǐng)求信息占用信道或服務(wù)端系統(tǒng)的資源，致使正常請(qǐng)求不能被應(yīng)答。攻擊者中斷了用電終端和主站系統(tǒng)的信道，使用電終端的請(qǐng)求不可達(dá)，從而使主站與終端不能正常通信，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 主站安全防護(hù)現(xiàn)狀

因?yàn)橛辛税踩雷o(hù)的需求，建設(shè)安全防護(hù)體系特別重要。目前系統(tǒng)主站已根據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案，采用一定的通用安全防護(hù)措施；公網(wǎng)信道在采集終端和系統(tǒng)主站之間構(gòu)成一條無線虛擬專網(wǎng)（VPN）通道，采取了一些安全防護(hù)措施；現(xiàn)在使用的各種采集終端，很少采取有效的安全防護(hù)措施；現(xiàn)有電表內(nèi)裝有邏輯加密卡芯片或CPU卡芯片兩種安全模塊，后者因其更高的安全級(jí)別逐步為多個(gè)網(wǎng)省電力公司所采用。

2.4 用電信息采集系統(tǒng)安全防護(hù)具體措施

針對(duì)上面已提到的用電信息采集系統(tǒng)存在的各種安全風(fēng)險(xiǎn)逐一介紹對(duì)應(yīng)的安全防護(hù)具體措施。對(duì)應(yīng)安全防護(hù)措施也分為如下五部分：物理安全防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、主機(jī)安全防護(hù)、應(yīng)用安全防護(hù)和數(shù)據(jù)安全防護(hù)。應(yīng)用安全防護(hù)包括對(duì)于主站應(yīng)用系統(tǒng)本身的防護(hù)，用戶接口安全防護(hù)、系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口的安全防護(hù)、系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)接口的安全防護(hù)。 主要包括數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)機(jī)密性、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。系統(tǒng)本身應(yīng)從應(yīng)用系統(tǒng)安全、身份認(rèn)證機(jī)制、用戶權(quán)限及訪問控制、應(yīng)用安全審計(jì)、剩余信息保護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保密、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整、抗抵賴、軟件容錯(cuò)、資源控制、應(yīng)用數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)等方面進(jìn)行安全防護(hù)。

用戶遠(yuǎn)程連接應(yīng)用系統(tǒng)需進(jìn)行身份認(rèn)證，制定數(shù)據(jù)加密、訪問控制等安全措施，并采用密碼技術(shù)保證通信過程中數(shù)據(jù)的完整性。

國家電網(wǎng)公司各應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換采用兩種模式：系統(tǒng)間直接數(shù)據(jù)接口交換或通過應(yīng)用集成平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，處于這兩種數(shù)據(jù)交換模式的系統(tǒng)均應(yīng)制定系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口相關(guān)安全防護(hù)措施。

3 結(jié)束語

隨著智能量測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)安全性要求也在提高，目前國的用電信息采集系統(tǒng)安全防護(hù)方面還存在不足之處，例如在采集系統(tǒng)的安全防護(hù)系統(tǒng)建設(shè)初期，考慮的成本和數(shù)據(jù)處理時(shí)間要求等因素，在電表中采用了對(duì)稱密碼算法，隨著對(duì)系統(tǒng)安全性要求的提高，應(yīng)在采集終端中加入非對(duì)稱密碼算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的抗抵功能。