CN114139943A - 电力物联网通信安全防护系统、方法及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力物联网通信安全防护系统、方法及可读存储介质，该系统包括：分中心服务器、密钥管理服务器及流量缓冲池；分中心服务器，用于通过单向传输设备将密钥对传输至所述密钥管理服务器；流量缓冲池，用于将分中心服务器与分中心服务器下辖连接的交换机的流量镜像出来，调用密钥管理服务器的公私钥对进行流量解密，并将解密后的流量输出至交换机。本发明通过采用统一采集、分流处理和集中分析的系统框架，结合电力物联网中的加密网络需要，实现集中的网络安全审计功能；通过旁路组网架构体系，实现与原加密网络的单向通信，利用密码信息进行基于切片的流量解析，从而使传统流量监测产品可直接应用于加密网络。

Description

电力物联网通信安全防护系统、方法及可读存储介质
技术领域
本发明涉及网络安全防护技术领域，尤其涉及一种电力物联网通信安全防护系统、方法及可读存储介质。
背景技术
在电力行业领域中，大量智能感知设备已广泛应用于发电、输电、变电、配电及用电等领域。尤其是各级电网管理单位，必然面临着确认发电厂的二次系统、远距离输电系统、变电系统、各级配网和最终用电系统中各相关设备的工作信息上报的准确性问题。在这种环境中，虽然解决了接入安全，杜绝了非法设备接入，但仍然不能阻止黑客利用已有设备和已有通信协议发送破坏型工控指令，进而引发全网配电混乱，导致设备损毁和停电事故等现象。
为了解决上述问题，目前的手段主要是根据不同的设备类型，在同一网络链路中进行切片，从而实现不同应用需要的网络保障。但是从信息安全角度来讲，不同切片的网络逻辑上互不相同，如果采用传统的安全防护方法，在每个切片都进行引流和流量审计，必然会导致大量设备浪费。同时，现有的主流流量监测体系和产品，往往只能基于透明公开的流量，无法适用于加密网络，因此具有较强的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力物联网通信安全防护系统、方法及可读存储介质，以解决现有技术中针对电力物联网的安全防护方法中存在的成本高、适用场景较为局限的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种电力物联网通信安全防护系统，包括：
分中心服务器、密钥管理服务器及流量缓冲池；
所述分中心服务器，用于通过单向传输设备将密钥对传输至所述密钥管理服务器；
所述流量缓冲池，用于将所述分中心服务器与所述分中心服务器下辖连接的交换机的流量镜像出来，调用所述密钥管理服务器的公私钥进行流量解密，并将解密后的流量输出至所述交换机。
进一步，作为优选地，所述流量缓冲池，包括：
密钥查询和解密模块，用于调用所述密钥管理服务器的公私钥进行流量解密；
流量分析框架，用于将解密后的流量动态分配到流量镜像交换响应的接口，供引擎进行流量分析。
进一步，作为优选地，所述流量缓冲池，还包括：
告警管理系统，用于对所述引擎进行管理，包括为所述引擎配置策略以及从所述引擎中采集告警日志，以及根据所述告警日志提供应急响应和管理工作日志。
进一步，作为优选地，所述密钥管理服务器，包括：
访问控制管理模块、公钥管理模块及私钥管理模块；
所述访问控制管理模块，用于通过密钥查询接口接收调用请求，并根据所述调用请求从所述公钥管理模块或私钥管理模块调用公钥或私钥。
进一步，作为优选地，所述单向传输设备包括单向网闸。
本发明还提供一种电力物联网通信安全防护方法，包括：
对加密流量进行缓存，所述加密流量为分中心服务器输入；
向密钥管理服务器申请密钥，根据所述密钥解密所述加密流量；
将解密流量输入至交换机，以使所述交换机根据流量分析框架将解密流量发送至引擎进行流量分析。
进一步，作为优选地，在所述将解密流量输入至交换机，以使所述交换机根据流量分析框架将解密流量发送至引擎进行流量分析之后，还包括：
判断分析结果中是否有告警事件；当分析结果中有告警事件时，向流量缓冲池进行上报。
进一步，作为优选地，所述向密钥管理服务器申请密钥，包括：
向上级分中心的密钥管理服务器或本地密钥管理服务器申请密钥。
进一步，作为优选地，若向上级分中心的密钥管理服务器申请密钥未成功，则向流量缓冲池进行上报，以设置自动或手动访问控制。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的电力物联网通信安全防护系统。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了一种电力物联网通信安全防护系统、方法及可读存储介质，该系统包括：分中心服务器、密钥管理服务器及流量缓冲池；分中心服务器，用于通过单向传输设备将密钥对传输至所述密钥管理服务器；流量缓冲池，用于将分中心服务器与分中心服务器下辖连接的交换机的流量镜像出来，调用密钥管理服务器的公私钥对进行流量解密，并将解密后的流量输出至交换机。
本发明提供的电力物联网通信安全防护系统，通过切片保障环境中，形成一个统一采集和分流处理和集中分析的系统框架，结合电力物联网中的加密网络需要，增加透明加解密功能，形成安全的，可定制化的流量分析系统，从而实现在切片网络中，实现集中的网络安全审计功能。同时，通过设计旁路组网架构体系，可实现与原加密网络的单向通信，利用密码信息进行基于切片的流量解析，从而使得传统流量监测产品可直接应用于加密网络，特别适应电力行业的海量设备形成的电力物联网，即利用传统设备在本框架下可迅速建立起流量监控安全体系。本发明不仅防止黑客利用已有设备和已有通信协议发送破坏型工控指令，避免由于全网配电混乱导致的设备损毁和停电事故，有利于维护电网系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的电力物联网通信安全防护系统的结构示意图；
图2是本发明又一实施例提供的电力物联网通信安全防护系统的结构示意图；
图3是图1中流量缓冲池的子模块的结构示意图；
图4是图1中密钥管理服务器的子模块的结构示意图；
图5是本发明某一实施例提供的电力物联网通信安全防护方法的流程示意图；
图6是本发明又一实施例提供的电力物联网通信安全防护方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明某一实施例提供一种电力物联网通信安全防护系统。如图1所示，该电力物联网通信安全防护系统包括以下模块：
分中心服务器01、密钥管理服务器02及流量缓冲池03；
分中心服务器01，用于通过单向传输设备将密钥对传输至所述密钥管理服务器02；
流量缓冲池03，用于将分中心服务器01与分中心服务器01下辖连接的交换机的流量镜像出来，调用密钥管理服务器02的公私钥对进行流量解密，并将解密后的流量输出至交换机。
需要说明的是，本实施例中的电力物联网通信安全防护系统采用的是可扩展服务网络体系，扩展后各设备连接方式如图2所示。
在面向海量感知设备接入的电力物联网纵深防护基础上，对于其每个分中心服务器01，对应提供一个密钥管理服务器02，其与分中心服务器01，通过单向传输设备进行连接。其中，分中心服务器01在设备注册过程中，给通信代理产生的密钥对，同步通过单向安全设备，发送到密钥管理服务器02中。
在某一个可选地实施例中，该单向安全设备采用单向网闸。
进一步地，本实施例中的流量缓冲池03在分中心服务器01下辖网络中，通过流量镜像，将经过本分中心服务器01以及下辖连接设备的交换机的流量镜像出来，先进入流量缓冲池03进行缓存。流量缓冲池03通过捕获通信头部的通信对信息，解析出通信双方的ID和加密方式，然后调用出密钥管理服务器02中的公私钥对，进行流量解密。解密完成后，输出到流量交换机中，供后续产品进行工作。
请参阅图3，在某一个具体实施例中，流量缓冲池03还包括以下子模块：
密钥查询和解密模块031，用于调用所述密钥管理服务器02的公私钥进行流量解密；
流量分析框架032，用于将解密后的流量动态分配到流量镜像交换响应的接口，供引擎进行流量分析。
告警管理系统033，用于对所述引擎进行管理，包括为所述引擎配置策略以及从所述引擎中采集告警日志，以及根据所述告警日志提供应急响应和管理工作日志。
需要说明的是，本实施例中，流量分析框架032是一个流量交换机群的管理系统，负责将切片解密后的流量，根据当前流量交换机和引擎的工作状态，动态分配到流量镜像交换响应的接口，供后续的分析引擎进行流量分析。而告警管理系统033是对所有引擎的统一管理系统，可对下属引擎进行单体引擎策略配置，对引擎的告警日志进行采集、归纳，并提供应急响应和处置进行工作流标准化和工作日志记录，形成处置知识库。
请参阅图4，在某一个具体实施例中，密钥管理服务器02还包括以下子模块：
访问控制管理模块021、公钥管理模块022及私钥管理模块023；
其中，访问控制管理模块021，用于通过密钥查询接口接收调用请求，并根据调用请求从公钥管理模块022或私钥管理模块023调用公钥或私钥。
综上，本发明实施例提供的电力物联网通信安全防护系统，通过采用统一采集、分流处理和集中分析的系统框架，结合电力物联网中的加密网络需要，实现集中的网络安全审计功能；通过旁路组网架构体系，实现与原加密网络的单向通信，利用密码信息进行基于切片的流量解析，从而使传统流量监测产品可直接应用于加密网络。
请参阅图5，在本发明某一实施例中还提供一种电力物联网通信安全防护方法，包括步骤S10至S30。如图5所示，各步骤的内容如下：
S10、对加密流量进行缓存，所述加密流量为分中心服务器01输入；
S20、向密钥管理服务器02申请密钥，根据所述密钥解密所述加密流量；
S30、将解密流量输入至交换机，以使所述交换机根据流量分析框架032将解密流量发送至引擎进行流量分析。
请参阅图6，在另一实施例中，在所述将解密流量输入至交换机，以使所述交换机根据流量分析框架032将解密流量发送至引擎进行流量分析之后，还包括：
判断分析结果中是否有告警事件；当分析结果中有告警事件时，向流量缓冲池03进行上报。
如图6所示，在某一可选地实施方式中，向密钥管理服务器02申请密钥，包括：
向上级分中心的密钥管理服务器02或本地密钥管理服务器02申请密钥。
进一步，若向上级分中心的密钥管理服务器02申请密钥未成功，则向流量缓冲池03进行上报，以设置自动或手动访问控制。
需要说明的是，本实施例中以流量缓冲池03为执行主体进行说明：首先，分流量中心进入流量缓冲池03，然后该流量缓冲池03对加密流量进行缓存，并向本地密钥管理服务器02或者上级分中心的密钥管理服务器02申请密钥。当密钥管理服务器02找到密钥对后，流量缓冲池03调用该密钥对对缓存的加密流量进行解密，然后置入流量缓冲池03的解密流量缓存区。然后流量缓冲池03将解密的流量输出至交换机，优选为TAP交换机，并可以删除之前缓存的加密流量数据和解密流量数据。接着，TAP交换机会根据流量分析框架032向分析引擎发送解密流量，以供分析引擎进行流量分析。在分析过程中，如果发现告警事件，则向上级分中心的缓冲流量池进行上报，直至中央服务器接收到该告警事件，然后上级流量缓冲池03通过单向网闸将告警事件反馈到态势感知系统。此外，当流量缓冲池03申请调用密钥对未能成功时，则也向上级分中心的缓冲流量池进行上报，直至中央服务器接收到该上报信息，然后上级流量缓冲池03通过单向网闸将上报信息反馈到态势感知系统，以实现自动或手动设置访问控制。
可以理解的是，基于上述实施例提供的电力物联网通信安全防护方法系统，本发明实施例提供的电力物联网通信安全防护方法，通过采用统一采集、分流处理和集中分析的系统框架，结合电力物联网中的加密网络需要，实现集中的网络安全审计功能；通过旁路组网架构体系，实现与原加密网络的单向通信，利用密码信息进行基于切片的流量解析，从而使传统流量监测产品可直接应用于加密网络。
在某一示例性实施例中，还提供一种包括计算机程序的计算机可读存储介质，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的电力物联网通信安全防护系统的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括计算机程序的存储器，上述计算机程序可由终端设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的电力物联网通信安全防护系统，并达到如上述方法一致的技术效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力物联网通信安全防护系统，其特征在于，包括：
分中心服务器、密钥管理服务器及流量缓冲池；
所述分中心服务器，用于通过单向传输设备将密钥对传输至所述密钥管理服务器；
所述流量缓冲池，用于将所述分中心服务器与所述分中心服务器下辖连接的交换机的流量镜像出来，调用所述密钥管理服务器的公私钥进行流量解密，并将解密后的流量输出至所述交换机。
2.根据权利要求1所述的电力物联网通信安全防护系统，其特征在于，所述流量缓冲池，包括：
密钥查询和解密模块，用于调用所述密钥管理服务器的公私钥进行流量解密；
流量分析框架，用于将解密后的流量动态分配到流量镜像交换响应的接口，供引擎进行流量分析。
3.根据权利要求2所述的电力物联网通信安全防护系统，其特征在于，所述流量缓冲池，还包括：
告警管理系统，用于对所述引擎进行管理，包括为所述引擎配置策略以及从所述引擎中采集告警日志，以及根据所述告警日志提供应急响应和管理工作日志。
4.根据权利要求1所述的电力物联网通信安全防护系统，其特征在于，所述密钥管理服务器，包括：
访问控制管理模块、公钥管理模块及私钥管理模块；
所述访问控制管理模块，用于通过密钥查询接口接收调用请求，并根据所述调用请求从所述公钥管理模块或私钥管理模块调用公钥或私钥。
5.根据权利要求1所述的电力物联网通信安全防护系统，其特征在于，所述单向传输设备包括单向网闸。
6.一种电力物联网通信安全防护方法，其特征在于，包括：
对加密流量进行缓存，所述加密流量为分中心服务器输入；
向密钥管理服务器申请密钥，根据所述密钥解密所述加密流量；
将解密流量输入至交换机，以使所述交换机根据流量分析框架将解密流量发送至引擎进行流量分析。
7.根据权利要求6所述的电力物联网通信安全防护方法，其特征在于，在所述将解密流量输入至交换机，以使所述交换机根据流量分析框架将解密流量发送至引擎进行流量分析之后，还包括：
判断分析结果中是否有告警事件；当分析结果中有告警事件时，向流量缓冲池进行上报。
8.根据权利要求6所述的电力物联网通信安全防护方法，其特征在于，所述向密钥管理服务器申请密钥，包括：
向上级分中心的密钥管理服务器或本地密钥管理服务器申请密钥。
9.根据权利要求8所述的电力物联网通信安全防护方法，其特征在于，若向上级分中心的密钥管理服务器申请密钥未成功，则向流量缓冲池进行上报，以设置自动或手动访问控制。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6-9任一项所述的电力物联网通信安全防护方法。
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