隨著新一代國網(wǎng)加強(qiáng)新能源吸納的改造，越來越多的新能源分布式電站接入國網(wǎng)，分布式電站一般都需要數(shù)字化、智能化，接受業(yè)主和智能運(yùn)維方的隨時(shí)查控，也需要接受遠(yuǎn)程主站的電力調(diào)度的動(dòng)態(tài)指令、電能質(zhì)量監(jiān)測的動(dòng)態(tài)報(bào)告等。這里面涉及不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，業(yè)主端一般是開放的互聯(lián)網(wǎng)，光伏運(yùn)維也一般是專線外網(wǎng)或VPN加密的外網(wǎng)，而電站內(nèi)部生產(chǎn)控制與電力調(diào)度屬于國網(wǎng)生產(chǎn)控制，具有不同的安全等級(jí)，因此需要在不同安全區(qū)之間進(jìn)行物理隔離。安全分區(qū)及定義詳見文后附錄1。物理隔離定義詳見附錄2。
國家能源局14號(hào)令配套文件（國能安全36號(hào)文）提出加強(qiáng)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)工作。調(diào)安網(wǎng)[2018]10號(hào)文《并網(wǎng)新能源場站電力監(jiān)控系統(tǒng)涉網(wǎng)安全防護(hù)補(bǔ)充方案》，場站必須加強(qiáng)戶外就地采集終端的物理防護(hù)，強(qiáng)化就地采集終端的通信安全；站控系統(tǒng)與終端之間網(wǎng)絡(luò)通信部署加密認(rèn)證裝置，實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、訪問控制等安全措施，從而強(qiáng)化站控系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電單元的就地控制終端之間的通信安全。
如圖所示，分布式光伏風(fēng)電電廠（子站）接入國網(wǎng)（主站）時(shí)的組網(wǎng)架構(gòu)圖。
杭州領(lǐng)祺通訊管理機(jī)適配安全隔離組網(wǎng)方案
橫向隔離裝置分為正向隔離裝置及反向隔離裝置。針對(duì)的是電力系統(tǒng)安全安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ之間傳輸間才用到的，橫向隔離裝置相當(dāng)于是安全網(wǎng)閘，數(shù)據(jù)只能單向傳輸，不能雙向。橫向隔離，正向隔離和反向隔離什么區(qū)別？詳見附錄3。
比如Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)的業(yè)務(wù)需要訪問Ⅲ區(qū)外網(wǎng)的話那就加正向隔離裝置，如果反過來Ⅲ區(qū)外網(wǎng)業(yè)務(wù)需要訪問Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)的話那就用反向隔離裝置，這樣黑客即便入侵也沒有反回的數(shù)據(jù)，所以無法進(jìn)行竊取數(shù)據(jù)，在一定程度上保護(hù)了電力網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)安全。
發(fā)電廠數(shù)據(jù)通訊在使用電力專線或電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的場合外，需要在主站和子站設(shè)置安全接入?yún)^(qū)。安全接入?yún)^(qū)的實(shí)施方案，由用戶對(duì)通訊內(nèi)容、主站安全要求、子站安全要求決定。
只上傳數(shù)據(jù)到主站的廠站（主站不對(duì)子站進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、遙控下發(fā)等命令），廠站內(nèi)需要設(shè)立安全接入?yún)^(qū)，并在安全接入?yún)^(qū)內(nèi)加裝正向隔離裝置。
廠站內(nèi)的縱向加密裝置、主站側(cè)反向隔離裝置、主站側(cè)縱向加密裝置，根據(jù)用戶對(duì)主站的安全等級(jí)要求，做相應(yīng)設(shè)備的增加。
根據(jù)電力二次系統(tǒng)的特點(diǎn)，劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。生產(chǎn)控制大區(qū)分為控制區(qū)（安全區(qū)Ⅰ）和非控制區(qū)（安全區(qū)Ⅱ）。信息管理大區(qū)分為生產(chǎn)管理區(qū)（安全區(qū)Ⅲ）和管理信息區(qū)（安全區(qū)Ⅳ）。不同安全區(qū)確定不同安全防護(hù)要求，其中安全區(qū)Ⅰ安全等級(jí)最高，安全區(qū)Ⅱ次之，其余依次類推。
風(fēng)電場安全分區(qū)示意圖
安全區(qū)Ⅰ典型系統(tǒng):調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)控制系統(tǒng)等。
安全區(qū)Ⅱ典型系統(tǒng):電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、繼保及故障錄波信息管理系統(tǒng)等。
安全區(qū)Ⅲ典型系統(tǒng):調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)（DMIS）、雷電監(jiān)測系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)等。
安全區(qū)Ⅳ典型系統(tǒng):管理信息系統(tǒng)（MIS）、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）、客戶服務(wù)系統(tǒng)等。
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物理隔離指內(nèi)部網(wǎng)不直接或間接地連接公共網(wǎng)。物理隔離的目的是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及計(jì)算機(jī)等硬件實(shí)體和通信鏈路免受自然災(zāi)害、人為破壞和搭線竊聽攻擊。只有使內(nèi)部網(wǎng)和公共網(wǎng)物理隔離，才能真正保證內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)不受來自互聯(lián)網(wǎng)的黑客攻擊。同時(shí)，物理隔離也為內(nèi)部網(wǎng)劃定了明確的安全邊界，使得網(wǎng)絡(luò)的可控性增強(qiáng)，便于內(nèi)部管理。
在物理隔離技術(shù)出現(xiàn)之前，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的信息安全采取了許多措施，如在網(wǎng)絡(luò)中增加防火墻、防病毒系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行入侵檢測、漏洞掃描等。由于這些技術(shù)的極端復(fù)雜性，安全控制十分有限性，這些在線分析技術(shù)無法提供涉密機(jī)構(gòu)提出的高度數(shù)據(jù)安全要求。而且，此類軟件的保護(hù)是一種邏輯機(jī)制，對(duì)于邏輯實(shí)體而言極易被操縱。因此，必須有一道絕對(duì)安全的大門，保證涉密網(wǎng)的信息不被泄露和破壞，這就是物理隔離所起的作用。
電力系統(tǒng)按照安全等級(jí)的要求把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為了I、II、III等。I和II之間要有防火墻，I/II區(qū)與III區(qū)之間則要在物理上做隔離。即I/II發(fā)到III區(qū)的數(shù)據(jù)要經(jīng)過正向隔離裝置，III區(qū)發(fā)到I/II區(qū)的數(shù)據(jù)要經(jīng)過反向隔離裝置。
杭州領(lǐng)祺通訊網(wǎng)關(guān)支持電力E文件標(biāo)準(zhǔn)支持不同廠商的隔離裝置混合方案
正向隔離裝置不接受III區(qū)的數(shù)據(jù)(最多只能過正反向一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù))，反向隔離裝置只能容許III區(qū)的文件穿透到I區(qū)。
1.兩個(gè)安全區(qū)之間的非網(wǎng)絡(luò)方式的安全的數(shù)據(jù)交換，并且保證安全隔離裝置內(nèi)外兩個(gè)處理系統(tǒng)不同時(shí)連通;
2.表示層與應(yīng)用層數(shù)據(jù)完全單向傳輸，即從安全區(qū)III到安全區(qū)I/II的TCP應(yīng)答禁止攜帶應(yīng)用數(shù)據(jù);
3.透明工作方式:虛擬主機(jī)IP地址、隱藏MAC地址
4.基于MAC、IP、傳輸協(xié)議、傳輸端口以及通信方向的綜合報(bào)文過濾與訪問控制;
5.支持NAT;
6.防止穿透性TCP聯(lián)接:禁止兩個(gè)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)之間直接建立TCP聯(lián)接，將內(nèi)外兩個(gè)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)之間的TCP聯(lián)接分解成內(nèi)外兩個(gè)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)分別到隔離裝置內(nèi)外兩個(gè)網(wǎng)卡的兩個(gè)TCP虛擬聯(lián)接。隔離裝置內(nèi)外兩個(gè)網(wǎng)卡在裝置內(nèi)部是非網(wǎng)絡(luò)連接，且只允許數(shù)據(jù)單向傳輸;
7.具有可定制的應(yīng)用層解析功能，支持應(yīng)用層特殊標(biāo)記識(shí)別;
8.安全、方便的維護(hù)管理方式:基于證書的管理人員認(rèn)證，使用圖形化的管理界面。
反向隔離裝置用于從安全區(qū)III到安全區(qū)I/II傳遞數(shù)據(jù)，是安全區(qū)III到安全區(qū)I/II的唯一一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞途徑。反向隔離裝置集中接收安全區(qū)III發(fā)向安全區(qū)I/II的數(shù)據(jù)，進(jìn)行簽名驗(yàn)證、內(nèi)容過濾、有效性檢查等處理后，轉(zhuǎn)發(fā)給安全區(qū)I/II內(nèi)部的接收程序具體過程如下：
1.全區(qū)III內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送端首先對(duì)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)簽名，然后發(fā)給反向隔離裝置；
2.反向隔離裝置接收數(shù)據(jù)后，進(jìn)行簽名驗(yàn)證，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)容過濾、有效性檢查等處理。
C.安全區(qū)I/II內(nèi)部接收程序
將處理過的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給安全區(qū)I/II內(nèi)部的接收程序，其功能如下:
1.有應(yīng)用網(wǎng)關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā);
2.具有應(yīng)用數(shù)據(jù)內(nèi)容有效性檢查功能;
3.具有基于數(shù)字證書的數(shù)據(jù)簽名/解簽名功能;
4.實(shí)現(xiàn)兩個(gè)安全區(qū)之間的非網(wǎng)絡(luò)方式的安全的數(shù)據(jù)傳遞;
5.支持透明工作方式：虛擬主機(jī)IP地址、隱藏MAC地址;
6.支持NAT;
7.基于MAC、IP、傳輸協(xié)議、傳輸端口以及通信方向的綜合報(bào)文過濾與訪問控制;
8.防止穿透性TCP聯(lián)接。
D.裝置安全保障要點(diǎn)
隔離裝置本身應(yīng)該具有較高的安全防護(hù)能力，其安全性要求主要包括：
1.用非INTEL指令系統(tǒng)的(及兼容)微處理器；
2.安全、固化的操作系統(tǒng)；
3.不存在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上的安全漏洞，抵御除Dos以外的已知的網(wǎng)絡(luò)攻擊。
橫向隔離裝置部署在生產(chǎn)控制大區(qū)和信息管理大區(qū)之間，即安全區(qū)I/II與安全區(qū)III邊界處。按照功能不同，橫向隔離裝置分為正向型和反向型。從生產(chǎn)控制大區(qū)向管理信息大區(qū)傳輸信息必須采用正向安全隔離裝置；由管理信息大區(qū)向生產(chǎn)控制大區(qū)的少量單向數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)反向安全隔離裝置。
正向隔離的特點(diǎn)：完全單向通訊方式；單向數(shù)據(jù)1Bit返回方式；虛擬主機(jī)IP地址、隱藏MAC地址。
正向隔離的數(shù)據(jù)傳輸流程：
1）I/II區(qū)需要向III區(qū)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，隔離裝置內(nèi)網(wǎng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行協(xié)議剝離，將原始數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)介質(zhì)。
2）控制器收到完整的交換信號(hào)之后，立即切斷與內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的物理連接，向外網(wǎng)主機(jī)發(fā)起物理連接，將存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)的數(shù)據(jù)推向外網(wǎng)主機(jī)。
3）外網(wǎng)主機(jī)收到數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的封裝重組，并將數(shù)據(jù)傳輸給III區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)。
反向隔離的特點(diǎn)：保證從管理信息大區(qū)到生產(chǎn)控制大區(qū)單向數(shù)據(jù)傳輸，集中接收管理信息大區(qū)發(fā)向生產(chǎn)控制大區(qū)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行簽名驗(yàn)證、內(nèi)容過濾、有效性檢查等處理后，轉(zhuǎn)發(fā)給生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)部的接收程序。
反向隔離的數(shù)據(jù)傳輸流程：
1）III區(qū)服務(wù)器將待發(fā)送信息轉(zhuǎn)為E語言格式的純文本文件，并進(jìn)行文件簽名。
2）III區(qū)服務(wù)器與反向隔離裝置外網(wǎng)主機(jī)進(jìn)行密鑰協(xié)商（SM2、SM3算法），建立加密通道（電力專用加密算法），將帶有簽名的E語言文件發(fā)送至反向隔離裝置外網(wǎng)主機(jī)。外網(wǎng)主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密、驗(yàn)簽、E語言格式檢查，將通過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)擺渡到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。反向隔離裝置只響應(yīng)UDP協(xié)議，因此協(xié)商報(bào)文與數(shù)據(jù)通信報(bào)文都使用UDP協(xié)議。
3）反向隔離裝置內(nèi)網(wǎng)主機(jī)將數(shù)據(jù)傳送I/II區(qū)服務(wù)器應(yīng)用程序。
網(wǎng)絡(luò)隔離裝置要點(diǎn)
一個(gè)網(wǎng)絡(luò)隔離裝置(作為阻塞點(diǎn)、控制點(diǎn))能極大地提高一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，并通過過濾不安全的服務(wù)而降低風(fēng)險(xiǎn)。只有經(jīng)過精心選擇的應(yīng)用協(xié)議才能通過網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，所以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得更安全。網(wǎng)絡(luò)隔離裝置可禁止不安全的NFS協(xié)議進(jìn)出保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，這樣外部攻擊者就不能利用這些脆弱協(xié)議攻擊監(jiān)控系統(tǒng)。隔離裝置可同時(shí)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受基于路由的攻擊，如IP選項(xiàng)中源路由攻擊和ICMP重定向中重定向路徑。網(wǎng)絡(luò)隔離裝置可拒絕所有以上類型攻擊報(bào)文并通知網(wǎng)絡(luò)隔離裝置管理員。
通過以網(wǎng)絡(luò)隔離裝置為中心的安全方案配置，能將所有安全策略配置在網(wǎng)絡(luò)隔離裝置上。與將網(wǎng)絡(luò)安全問題分散到各個(gè)主機(jī)上相比，網(wǎng)絡(luò)隔離裝置的集中安全管理更方便可靠。例如在網(wǎng)絡(luò)訪問時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過加密口令/身份認(rèn)證方式與其它信息系統(tǒng)通信，在電力監(jiān)控系統(tǒng)基本上不可行，它意味監(jiān)控系統(tǒng)要重新測試，因此用網(wǎng)絡(luò)隔離裝置集中控制，無需修改雙端應(yīng)用程序是最佳的選擇。
如果所有的訪問都經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，那么，網(wǎng)絡(luò)隔離裝置就能記錄下這些訪問并作出日志記錄，同時(shí)也能提供網(wǎng)絡(luò)使用情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生可疑動(dòng)作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)隔離裝置能進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱?bào)警，并提供網(wǎng)絡(luò)是否受到監(jiān)測和攻擊的詳細(xì)信息。
通過網(wǎng)絡(luò)隔離裝置對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)及其它信息系統(tǒng)的劃分，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)重點(diǎn)網(wǎng)段的隔離，一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中不引人注意的細(xì)節(jié)可能包含了有關(guān)安全的線索而引起外部攻擊者的興趣，甚至因此而暴露了監(jiān)控系統(tǒng)的某些安全漏洞。使用網(wǎng)絡(luò)隔離裝置就可以隱蔽那些透漏內(nèi)部細(xì)節(jié)，例如網(wǎng)絡(luò)隔離裝置可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)，這樣一臺(tái)主機(jī)IP地址就不會(huì)被外界所了解, 不會(huì)為外部攻擊創(chuàng)造條件。
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