水电厂监控系统信息安全防护优化研究.pdf
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1、S i c h u a n H y d r o p o w e r 8 5 水电厂监控系统信息安全防护优化研究李 鹏(大唐雅安电力开发有限公司,四川雅安 6 2 5 5 0 0)摘 要:针对水电厂监控系统在信息安全领域存在的问题,提出解决这些问题的优化设计方案,包括网络系统的防火墙优化、提升监控系统的物理隔离水准、加快网络数据传输的防护优化进程以及监控系统防护入侵策略的优化等,对于水电厂监控系统而言,可以有效提高水电厂监控系统的安全性,为水电厂的生产和运营提供重要的保障。关键词:水电厂;监控系统;信息安全;网络通信;防护优化中图分类号:TM 6 2 2;X 9 2 4.3;S 6 0 5+.3
2、文献标识码:B文章编号:1 0 0 1-2 1 8 4(2 0 2 3)0 4-0 0 8 5-0 5R e s e a r c h o n I n f o r m a t i o n S e c u r i t y P r o t e c t i o n O p t i m i z a t i o n o f H y d r o p o w e r P l a n t M o n i t o r i n g S y s t e mL I P e n g(D a t a n g Y a a n E l e c t r i c P o w e r D e v e l o p m e n t C
3、o.,L t d.,Y a a n S i c h u a n 6 2 5 5 0 0)A b s t r a c t:A i m i n g a t t h e p r o b l e m s i n t h e f i e l d o f i n f o r m a t i o n s e c u r i t y o f t h e h y d r o p o w e r m o n i t o r i n g s y s t e m,t h i s p a p e r p r o p o s e s t h e o p t i m i z a t i o n d e s i g n s
4、c h e m e s,i n c l u d i n g t h e f i r e w a l l o p t i m i z a t i o n o f n e t w o r k s y s t e m,t h e p h y s i c a l i s o l a t i o n l e v e l o f m o n i t o r i n g s y s t e m,t h e a c c e l e r a t i o n o f t h e p r o t e c t i o n o p t i m i z a t i o n p r o c e s s o f n e t
5、w o r k d a t a t r a n s m i s s i o n,a n d t h e o p t i m i z a t i o n o f i n t r u s i o n p r o t e c t i o n s t r a t e g y o f m o n i t o r i n g s y s t e m.T h e o p t i m a l d e-s i g n s c h e m e p r o p o s e d i n t h i s p a p e r c a n e f f e c t i v e l y i m p r o v e t h e
6、s a f e t y o f t h e m o n i t o r i n g s y s t e m a n d p r o v i d e a n i m p o r t a n t g u a r a n t e e f o r t h e p r o d u c t i o n a n d o p e r a t i o n o f h y d r o p o w e r p l a n t s.K e y w o r d s:H y d r o p o w e r p l a n t;M o n i t o r i n g s y s t e m;I n f o r m a t
7、i o n s e c u r i t y;N e t w o r k c o mm u n i c a t i o n;P r o t e c t i o n o p t i m i z a t i o n0 引 言随着社会的不断发展和进步,水电厂的生产运营已 经 逐 渐 向 着 智 能 化、自 动 化 方 向 发 展。水电厂监控信息系统作为水电厂的中枢神经系统,起到整个生产运营流程的关键作用。然而,随着信息技术的不断发展,网络攻击技术也愈来愈成熟和高级。因此,水电厂监控信息系统的安全问题已经日益引起人们的重视。安全一旦出现问题,不仅会造成生产经济上的巨大损失,还会对社会稳定和人民生命财产安
8、全造成巨大威胁。针对水电厂监控系统在信息安全领域存在的问题,必须对网络系统的防火墙进行优化,提升监控系统的物理隔离水准,加快网络数据传输的防护进程,同时还要对监控系统防护入侵策略进行收稿日期:2 0 2 3-0 6-2 9优化,才能保证水电厂监控信息系统更加安全可靠,降低潜在风险,增强对水电厂生产运营的保障力度。1 水电厂监控系统概述水电厂作为国民经济的重要组成部分,其生产运营的自动化程度不断提高,监控信息系统也在随之发展。水电厂监控系统是水电厂自动化控制系统的核心部分,是水电厂操作者获取和控制水电厂信息的重要工具。它的主要功能是对水电厂的运行参数进行实时监测、收集和存储,并对这些数据进行自动
9、化处理,依据预设好的算法规律采取必要的措施,保障水电厂的正常运行。水电厂监控系统主要由硬件设备与软件系统构成,硬件设备包括传感器、控制器、执行器等,而软件系统则包括操作系统、数据库、应用软件等。第4 2卷第4期2023年8月四 川 水 力 发 电S i c h u a n H y d r o p o w e ro l.4 2,N o.4A u g.,20238 6 S i c h u a n H y d r o p o w e r在实际应用中,水电厂监控系统一般包含人机界面(HM I)、数据采集与处理、数字信号处理与控制、通信管理、远程操作等功能模块1。其中,人机界面HM I是水电厂操作者与监
10、控系统之间的桥梁,负责人机交互,显示现场实时数据的状态和控制命令的结果。数据采集与处理模块是水电厂监控系统的核心部分,主要负责对各种传感器和设备的数据进行采集、处理、分析和计算,并控制执行器对系统进行调整、控制和优化。数字信号处理与控制模块则负责对数据进行数字化编码,进行数据流的传输、分析和处理。通信管理模块是监控系统与其他设备或系统之间的数据通信的重要部分,提供数据传输的环节。远程操作模块则允许操作者通过互联网远程获取水电厂运行数据及进行远程控制。2 水电厂监控信息系统的网络安全问题2.1 网络数据传输问题水电厂监控信息系统中的网络数据传输是个重要环节。传统的网络通信方式采用明文传输,存在数
11、据被窃听和篡改的可能性,并且这些安全威胁会对水电厂的运行和生产带来巨大损失。因此,保障网络数据传输的安全非常关键。为了解决这个问题,可采用数据加密技术,对传输的数据进行加密处理。一般来说,对于需要保护的数据,可以采用对称加密算法或非对称加密算法进行加密,加密后的数据在传输过程中即使被截取,攻击者也无法利用这些数据进行攻击2。而对于数据的完整性保护,则可以通过数字签名技术来实现,保证接收方能够验证所收到数据的真实性和完整性,从而防止数据被篡改。此外,对于对数据加密解密进行重复操作的情况,可以采用密钥协商技术,确保密钥的安全性。在实际应用中,为了更好地保障网络数据传输的安全,还需要做好网络拓扑结构
12、设计、提升网络通信速度和稳定性、规范网络访问流程等工作。同时,还需要不断增强网络安全防御能力,包括制定安全策略、建立安全监控机制、加强网络安全培训等措施,提高网络安全防护水平。根据电力监控系统安全防护总体方案指导,锅浪跷水电站地调数据网内已划分两个V P N,分别是实时控制V P N和非控制生产V P N,分别供安全区I(实时控制区)、安全区(非控制生产区)数据上传。站内调度数据网作为数据采集中心,由调度数据网接入地调骨干接点,实现公司的调度自动化信息经过调度数据网向地调传送。远动装置经三层交换机(实时交换机)实时纵向加密装置 地调路由器设备接入地调。电能量采集、保信子站数据经三层交换机(非实
13、时交换机)非实时纵向加密装置 地调路由器向地调传输。2.2 网络通信安全问题 水电厂监控信息系统中的网络通信安全问题,是指数据在网络中传输过程中可能会被窃听、篡改、伪造等,影响水电厂的生产和运营。在现代化的水电厂系统中,网络已经成为各个子系统之间协同工作的基础,也成了水电厂安全的最大的威胁源。因此,如何保证水电厂网络通信的安全,保障系统的稳定运行,是一项必须着重考虑的重要问题。为了加强水电厂网络通信的安全,应建立完善的网络安全管理制度,按照“谁主管谁负责,谁运营谁负责”原则,制定 计算机监控系统管理制度 计算机网络管理制度 监控系统管理制度 防病毒管理制度 数据库系统管理制度。定期按要求更新密
14、码,采用禁止外网连接、权限登录、加强宣贯培训、封闭闲置的U S B接口、应急预案演练等方式,确保系统安全稳定运行。此外,在网络通信中,进一步加强数据传输的安全性也是很重要的。一种方法是采用虚拟专用网络技术(V P N)来保证网络通信的安全性,使得数据在从发源端到目的端的过程中不被窃听、篡改或截获;另一种方法是采用身份验证和访问控制技术来防止非法用户访问网络资源。在此基础上,还应该增强系统的日志管理和审计功能,及时发现并处理网络安全事件3。2.3 系统防火墙问题系统防火墙是现代化水电厂监控信息系统中网络安全的第一道防线,在网络系统与互联网连接处起着至关重要的作用,主要用于防止非法入侵和攻击,保护
15、系统的数据和应用等资源安全。为了提高系统防火墙的安全功能,可以从以下方面着手:(1)采用合理的网络拓扑结构设计,将不同功能的子网放置在各自的子网中,并设置网络边界,保证不同区域之间的流量只能通过防火墙进行通李 鹏:水电厂监控系统信息安全防护优化研究2 0 2 3年第4期S i c h u a n H y d r o p o w e r 8 7 信。同时,采用虚拟专用网(V P N)等技术,将内部网络与外部网络隔离开来,有效减少系统被攻击的风险。(2)在防火墙上设置规则,对进出网络的流量进行过滤和限制,设置合理的防火墙功能,可有效降低网络被攻击的危险性。此外,对具体的站点、I P地址、协议、端口
16、等进行深入细致的管理,增强网络安全保护能力。(3)设置检测和过滤规则,通过分析和屏蔽恶意程序、垃圾邮件、病毒和木马等有害信息,保证通信内容的安全可靠。同时,也应该对内网与外网之间的通信进行监控,及时发现异常情况,做出相应的处理。(4)防火墙应该设置安全日志记录功能,记录所有进出网络流量以及阻拦流量的详细信息。及时分析和处理日志数据,可以有效地提高系统对于攻击事件的应对能力,并为后续的网络安全分析和处理提供有用的数据支持。2.4 工作人员安全意识问题工作人员安全意识问题是企业信息安全管理中非常重要的一环。随着互联网技术的发展,网络安全威胁日益增多,企业面临着越来越复杂的安全挑战。而工作人员作为企
17、业信息系统的重要组成部分,其安全意识和安全行为直接影响着企业的安全状况4,因此,需要加强对工作人员安全意识问题的培训和教育。首先,在工程师站计算机管理中,其有权限进入锅浪跷水电站微机防误系统的操作人员,应严格按变电运行规定及规程要求在微机防误系统下,模拟操作及填写、上传、打印操作票。查看、填写当日发电日报表、月报表及相关数据,必须经当值值班长同意或授权,禁止打开、移动、删除计算机目录下的所有文件夹及文件,未经系统管理员批准,禁止进行数据拷贝或外来磁盘、光盘的插入和操作,严禁进行与工作无关的任何操作。其次,在使用办公用计算机时,必须经当值值班长或系统管理员同意,并且详细登记后方可使用。自己所建文
18、件或文档必须归类到各自所属磁盘的文件夹内,不准将文档、文件或文件夹乱摆乱放,不得随意打开、移除、更改与自己无关的程序及文件。除上网向国电公司上传报表数据外,未经系统管理员同意或授权,不得上网做与国电公司报表无关的事。严禁更改计算机的所有设置、安装和删除所有程序,严禁更改、删除、移动计算机内所有文件夹及文件,严禁外来磁盘以及光盘的插入和操作。通过此类措施,能够大大提高员工的应急反应能力和相应的处理能力,更好地保障企业信息安全5。3 水电厂监控系统安全防护优化设计3.1 网络系统的防火墙优化网络系统的防火墙优化是保障水电厂监控系统安全性的重要措施。防火墙是网络系统的第一道防线,可有效地预防和阻拦恶
19、意攻击,保护系统的数据和应用等资源安全。3.1.1 升级改进现有防火墙对现有防火墙进行评估,了解其安全漏洞和弱点,并根据情况进行升级和改进。例如,使用最新的防火墙设备和软件,增强网络对攻击、恶意代码和病毒等威胁的防御能力,保证系统的稳定性和安全性。3.1.2 对防火墙的规则进行优化 设置合理的防火墙规则,对进出网络的流量进行过滤和限制,加强对不同网络层次之间的通信管控。同时,针对常见攻击方式和流量进行规则修订,例如I P地址、协议、端口等进行逐一筛查管理,增强对违规访问或不明威胁的阻止。3.1.3 采取虚拟专用网(V P N)等技术措施将内部网络与外部网络隔离开来,减少系统被攻击的风险。采用可
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