CN116506339A - 一种电力行业网络安全实时监测分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力网络安全，具体涉及一种电力行业网络安全实时监测分析系统，包括服务器，服务器通过数据采集模块采集网络设备运行信息和运维人员操作数据，服务器通过网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，并通过运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，服务器接收分级评估模块发送的对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的无法对大型规模的电力行业网络进行准确有效的网络安全实时监测分析，以保证电力行业网络安全运行的缺陷。

Description

一种电力行业网络安全实时监测分析系统

技术领域

本发明涉及电力网络安全，具体涉及一种电力行业网络安全实时监测分析系统。

背景技术

近年来，电力通信网络逐步向网格化、分布式的方向发展，通信网络节点之间的联系也更加频繁，电力设备随着技术发展也在不断更替，使得电力通信网络不间断地产生海量通信数据，这些通信数据结构复杂，来源和类型也比较多。与此同时，电力通信网络遭受的攻击手段也在不断进步，电力通信网络的安全运营正受到越来越严峻的考验。因此，面向大数据量的电力行业网络进行实时监测分析系统的研发有着贴合实际应用的意义，在电力领域中有着广泛的用途。

现有的网络安全监测分析系统主要依赖于Hadoop框架，结合预测算法(如BP神经网络和支持向量机等)，主要针对中小型规模的网络进行网络安全监测，选择的数据源多是各类记录日志。上述方法存在预测精度低、收敛速度慢等缺点，导致得到的结果没有预期的理想。

因此，有人提出基于GRNN-PSO算法对网络安全进行监测，其优点是在中小型规模的网络中预测精度高、收敛速度快，但对于大型规模的电力行业网络来说效果不够理想。现有的电力行业网络具有数据量大、实时性要求高等特点，仅仅依靠原有的网络安全监测分析系统已经无法满足电力行业网络的需求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种电力行业网络安全实时监测分析系统，能够有效克服现有技术所存在的无法对大型规模的电力行业网络进行准确有效的网络安全实时监测分析，以保证电力行业网络安全运行的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种电力行业网络安全实时监测分析系统，包括服务器，所述服务器通过数据采集模块采集网络设备运行信息和运维人员操作数据，所述服务器通过网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，并通过运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，所述服务器接收分级评估模块发送的对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果；

所述服务器通过日志获取模块获取网络设备的原始日志文件，并通过日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储后发送至日志审计分析模块，所述日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，由审计分析结果生成模块生成日志审计分析结果并发送至服务器，所述服务器通过对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果，以及日志审计分析结果的综合分析，对当前电力网络安全进行实时监测。

优选地，所述网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，包括：

基于网络设备运行信息，计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，并获取用于表示一段时间内监测到网络设备出现故障的故障数据值，结合合格数据值、故障数据值对网络设备运行稳定性进行评估。

优选地，所述基于网络设备运行信息，计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，包括：

采用下式计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值：

其中，D₁为衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，Q₁为电力网络传输速率，Q₂为电力网络线路稳定值，q₁、q₂分别为电力网络传输速率Q₁、电力网络线路稳定值Q₂对应的系数。

优选地，所述结合合格数据值、故障数据值对网络设备运行稳定性进行评估，包括：

采用下式对网络设备运行稳定性进行评估：

其中，D为网络设备运行稳定值，D₂为表示一段时间内监测到网络设备出现故障的故障数据值，d₁、d₂分别为合格数据值D₁、故障数据值D₂的偏正因子系数，且d₁＞d₂＞0。

优选地，所述运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，包括：

实时获取电力网络中各运维人员的运维人员操作数据，并对运维人员操作数据进行量化处理，基于量化处理后的各运维人员的运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估。

优选地，所述基于量化处理后的各运维人员的运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，包括：

采用下式对运维人员操作规范性进行评估：

其中，D’为运维人员操作规范值，r_1i为运维人员i的运维技术值，r_2i为运维人员i的工龄值，r_3i为运维人员i的误操作率，λ₁、λ₂、λ₃分别为运维技术值r₁、工龄值r₂、误操作率r₃对应的误差因子系数，且λ₃＞λ₂＞λ₁＞0，N为电力网络中运维人员的总数。

优选地，所述分级评估模块对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性进行分级评估，包括：

当网络设备运行稳定值D小于第一设定阈值时，则生成一级网络设备运行稳定信号；当网络设备运行稳定值D位于第一设定阈值、第二设定阈值之间时，则生成二级网络设备运行稳定信号；当网络设备运行稳定值D大于第二设定阈值时，则生成三级网络设备运行稳定信号；

当运维人员操作规范值D’小于第三设定阈值时，则生成一级运维人员操作规范信号；当网络设备运行稳定值D位于第三设定阈值、第四设定阈值之间时，则生成二级运维人员操作规范信号；当网络设备运行稳定值D大于第四设定阈值时，则生成三级运维人员操作规范信号；

其中，第一设定阈值、第二设定阈值为网络设备运行稳定性分级评估的下限、上限，第三设定阈值、第四设定阈值为运维人员操作规范性分级评估的下限、上限。

优选地，所述日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储，包括：

获取原始日志文件的来源，并将区分来源的原始日志文件发送至不同的Kafka数据缓存队列进行分类存储。

优选地，所述日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，包括：

采用Drools业务引擎根据用户自定义规则解析日志，采用CEP行为分析引擎根据用户自定义行为捕获规则，以及日志解析结果，预测下一步攻击路线，并通过机器学习进行日志分析。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种电力行业网络安全实时监测分析系统，具有以下有益效果：

1)数据采集模块采集网络设备运行信息和运维人员操作数据，网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，分级评估模块对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性进行分级评估，将网络设备运行情况与运维人员操作情况相结合，通过全面化、多维度的数据分析处理，实现对电力行业网络安全地准确监测；

2)日志获取模块获取网络设备的原始日志文件，日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储后发送至日志审计分析模块，日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，服务器通过对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果，以及日志审计分析结果的综合分析，实现对电力行业网络安全地全面监测，确保能够准确及时地发现电力行业网络中潜在的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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为本发明的系统示意图；

图2为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

一种电力行业网络安全实时监测分析系统，如图1和图2所示，包括服务器，服务器通过数据采集模块采集网络设备运行信息和运维人员操作数据，服务器通过网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，并通过运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，服务器接收分级评估模块发送的对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果。

1)网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，包括：

基于网络设备运行信息，计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，并获取用于表示一段时间内监测到网络设备出现故障的故障数据值，结合合格数据值、故障数据值对网络设备运行稳定性进行评估。

a、基于网络设备运行信息，计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，包括：

采用下式计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值：

其中，D₁为衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，Q₁为电力网络传输速率，Q₂为电力网络线路稳定值，q₁、q₂分别为电力网络传输速率Q₁、电力网络线路稳定值Q₂对应的系数。

b、结合合格数据值、故障数据值对网络设备运行稳定性进行评估，包括：

采用下式对网络设备运行稳定性进行评估：

其中，D为网络设备运行稳定值，D₂为表示一段时间内监测到网络设备出现故障的故障数据值，d₁、d₂分别为合格数据值D₁、故障数据值D₂的偏正因子系数，且d₁＞d₂＞0。

2)运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，包括：

实时获取电力网络中各运维人员的运维人员操作数据，并对运维人员操作数据进行量化处理，基于量化处理后的各运维人员的运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估。

其中，基于量化处理后的各运维人员的运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，包括：

采用下式对运维人员操作规范性进行评估：

其中，D’为运维人员操作规范值，r_1i为运维人员i的运维技术值，r_2i为运维人员i的工龄值，r_3i为运维人员i的误操作率，λ₁、λ₂、λ₃分别为运维技术值r₁、工龄值r₂、误操作率r₃对应的误差因子系数，且λ₃＞λ₂＞λ₁＞0，N为电力网络中运维人员的总数。

3)分级评估模块对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性进行分级评估，包括：

当网络设备运行稳定值D小于第一设定阈值时，则生成一级网络设备运行稳定信号；当网络设备运行稳定值D位于第一设定阈值、第二设定阈值之间时，则生成二级网络设备运行稳定信号；当网络设备运行稳定值D大于第二设定阈值时，则生成三级网络设备运行稳定信号；

当运维人员操作规范值D’小于第三设定阈值时，则生成一级运维人员操作规范信号；当网络设备运行稳定值D位于第三设定阈值、第四设定阈值之间时，则生成二级运维人员操作规范信号；当网络设备运行稳定值D大于第四设定阈值时，则生成三级运维人员操作规范信号；

其中，第一设定阈值、第二设定阈值为网络设备运行稳定性分级评估的下限、上限，第三设定阈值、第四设定阈值为运维人员操作规范性分级评估的下限、上限。

上述技术方案，数据采集模块采集网络设备运行信息和运维人员操作数据，网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，分级评估模块对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性进行分级评估，将网络设备运行情况与运维人员操作情况相结合，通过全面化、多维度的数据分析处理，实现对电力行业网络安全地准确监测。

服务器通过日志获取模块获取网络设备的原始日志文件，并通过日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储后发送至日志审计分析模块，日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，由审计分析结果生成模块生成日志审计分析结果并发送至服务器，服务器通过对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果，以及日志审计分析结果的综合分析，对当前电力网络安全进行实时监测。

1)日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储，包括：

获取原始日志文件的来源，并将区分来源的原始日志文件发送至不同的Kafka数据缓存队列进行分类存储。

2)日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，包括：

采用Drools业务引擎根据用户自定义规则解析日志，采用CEP行为分析引擎根据用户自定义行为捕获规则，以及日志解析结果，预测下一步攻击路线，并通过机器学习进行日志分析。

上述技术方案，日志获取模块获取网络设备的原始日志文件，日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储后发送至日志审计分析模块，日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，服务器通过对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果，以及日志审计分析结果的综合分析，实现对电力行业网络安全地全面监测，确保能够准确及时地发现电力行业网络中潜在的安全隐患。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：包括服务器，所述服务器通过数据采集模块采集网络设备运行信息和运维人员操作数据，所述服务器通过网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，并通过运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，所述服务器接收分级评估模块发送的对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果；

所述服务器通过日志获取模块获取网络设备的原始日志文件，并通过日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储后发送至日志审计分析模块，所述日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，由审计分析结果生成模块生成日志审计分析结果并发送至服务器，所述服务器通过对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性的分级评估结果，以及日志审计分析结果的综合分析，对当前电力网络安全进行实时监测。

2.根据权利要求1所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述网络设备运行稳定性评估模块基于网络设备运行信息对网络设备运行稳定性进行评估，包括：

基于网络设备运行信息，计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，并获取用于表示一段时间内监测到网络设备出现故障的故障数据值，结合合格数据值、故障数据值对网络设备运行稳定性进行评估。

3.根据权利要求2所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述基于网络设备运行信息，计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，包括：

采用下式计算出衡量网络设备运行是否合格的合格数据值：

其中，D₁为衡量网络设备运行是否合格的合格数据值，Q₁为电力网络传输速率，Q₂为电力网络线路稳定值，q₁、q₂分别为电力网络传输速率Q₁、电力网络线路稳定值Q₂对应的系数。

4.根据权利要求3所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述结合合格数据值、故障数据值对网络设备运行稳定性进行评估，包括：

采用下式对网络设备运行稳定性进行评估：

其中，D为网络设备运行稳定值，D₂为表示一段时间内监测到网络设备出现故障的故障数据值，d₁、d₂分别为合格数据值D₁、故障数据值D₂的偏正因子系数，且d₁＞d₂＞0。

5.根据权利要求1所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述运维人员操作规范性评估模块基于运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，包括：

实时获取电力网络中各运维人员的运维人员操作数据，并对运维人员操作数据进行量化处理，基于量化处理后的各运维人员的运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估。

6.根据权利要求5所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述基于量化处理后的各运维人员的运维人员操作数据对运维人员操作规范性进行评估，包括：

采用下式对运维人员操作规范性进行评估：

其中，D’为运维人员操作规范值，r_1i为运维人员i的运维技术值，r_2i为运维人员i的工龄值，r_3i为运维人员i的误操作率，λ₁、λ₂、λ₃分别为运维技术值r₁、工龄值r₂、误操作率r₃对应的误差因子系数，且λ₃＞λ₂＞λ₁＞0，N为电力网络中运维人员的总数。

7.根据权利要求1所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述分级评估模块对网络设备运行稳定性、运维人员操作规范性进行分级评估，包括：

当网络设备运行稳定值D小于第一设定阈值时，则生成一级网络设备运行稳定信号；当网络设备运行稳定值D位于第一设定阈值、第二设定阈值之间时，则生成二级网络设备运行稳定信号；当网络设备运行稳定值D大于第二设定阈值时，则生成三级网络设备运行稳定信号；

当运维人员操作规范值D’小于第三设定阈值时，则生成一级运维人员操作规范信号；当网络设备运行稳定值D位于第三设定阈值、第四设定阈值之间时，则生成二级运维人员操作规范信号；当网络设备运行稳定值D大于第四设定阈值时，则生成三级运维人员操作规范信号；

其中，第一设定阈值、第二设定阈值为网络设备运行稳定性分级评估的下限、上限，第三设定阈值、第四设定阈值为运维人员操作规范性分级评估的下限、上限。

8.根据权利要求1所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述日志分类存储模块对原始日志文件进行分类存储，包括：

获取原始日志文件的来源，并将区分来源的原始日志文件发送至不同的Kafka数据缓存队列进行分类存储。

9.根据权利要求8所述的电力行业网络安全实时监测分析系统，其特征在于：所述日志审计分析模块对分类存储的原始日志文件进行审计分析，包括：

采用Drools业务引擎根据用户自定义规则解析日志，采用CEP行为分析引擎根据用户自定义行为捕获规则，以及日志解析结果，预测下一步攻击路线，并通过机器学习进行日志分析。