电气工程自动化控制系统的网络安全防护策略

引言

在工业与智能制造蓬勃发展的背景下，电气工程自动化控制系统广泛应用于电力、能源、制造业等关键领域，成为现代工业生产的核心枢纽。伴随物联网、5G 等技术的深度渗透，传统封闭的控制系统逐渐向开放互联转变，系统暴露于复杂网络环境中，面临勒索软件攻击、数据窃取、恶意指令注入等多重安全威胁。文章深入研究电气工程自动化控制系统的网络安全防护策略，构建全方位、多层次的安全防护体系，已成为保障工业生产安全、维护国家关键信息基础设施稳定的迫切需求 。

一、电气工程自动化控制系统概述

1.1 系统组成与工作原理

电气工程自动化控制系统主要由硬件和软件两大部分构成。硬件方面，传感器作为系统的 “感知器官”，负责实时采集温度、压力、电流等各类物理量信号，并将其转换为电信号。控制器如同系统的 “大脑”，接收传感器传来的信号后，依据预设的控制算法对数据进行分析处理。执行器则是系统的 “行动单元”，根据控制器发出的指令，完成电机启停、阀门开闭等具体操作。

1.2 网络架构特点

该系统的网络架构具有鲜明特点。在拓扑结构上，常采用星型、总线型或混合型结构，以满足不同场景的需求。通信方式多样，以太网凭借高速数据传输能力，在远程监控与数据交互中广泛应用；现场总线则因抗干扰性强、实时性高，适用于工业现场设备的连接。数据传输特点表现为对实时性和可靠性要求极高，控制指令的传输必须零延迟、零差错，否则可能引发生产事故。

1.3 网络安全需求

从可用性角度，系统需保障 7×24 小时不间断运行，任何网络攻击导致的系统瘫痪都可能造成巨大经济损失和安全隐患；完整性方面，控制数据和配置信息一旦被篡改，将使系统运行偏离正常轨道，引发生产故障。保密性要求防止敏感数据泄露。系统还需具备抗抵赖性，确保操作行为可追溯，保障责任明确。随着系统与外部网络连接增多，安全需求愈发迫切，需通过有效的防护手段，确保系统在复杂网络环境下安全稳定运行。

二、网络安全威胁分析

2.1 外部攻击威胁

外部攻击是电气工程自动化控制系统面临的主要威胁之一。黑客利用系统漏洞，通过网络渗透非法获取控制权，可能篡改控制指令，导致生产线异常运行甚至引发安全事故。恶意软件的传播也极具破坏性，勒索软件加密关键数据，迫使企业支付赎金以恢复系统。木马病毒则暗中窃取敏感信息，威胁企业核心利益。网络钓鱼攻击常伪装成合法通信，诱骗工作人员泄露账号密码，为攻击者打开入侵大门。随着工业互联网的发展，攻击手段愈发多样化、专业化，攻击范围也从局部系统扩展到整个产业链，给系统安全带来巨大挑战。

2.2 内部安全隐患

内部安全隐患往往源于人员操作和管理漏洞。工作人员因操作不熟练或疏忽大意，可能误删系统配置文件、错误修改控制参数，导致系统运行异常。部分内部人员受利益驱使，恶意篡改数据、破坏系统，造成重大损失。企业内部权限管理混乱，若高权限账号被滥用，未授权人员可轻易访问关键系统，进一步加剧安全风险。内部安全隐患具有隐蔽性和突发性，一旦爆发，可能对系统造成毁灭性打击，且追溯和追责难度较大。

2.3 系统自身漏洞

系统自身存在的漏洞为网络攻击提供了可乘之机。硬件设备方面，部分控制器、传感器存在设计缺陷，容易遭受电磁干扰或物理攻击。软件系统中，操作系统、控制程序和通信协议存在的安全漏洞，如缓冲区溢出、身份认证缺陷等，可能被攻击者利用。随着技术不断发展，新的漏洞也不断涌现，而系统更新和补丁修复往往滞后，使得系统长期暴露在风险之中。

2.4 安全威胁产生的影响

一是给企业带来的间接经济损失。比如造成信息系统破坏停产，蒙受经济损失，同时，企业在损失上还要进行恢复信息系统运行的成本。二是企业商业信誉在一些较大安全事故中难免会受到损害，失去部分客户的信赖，降低企业的竞争力，从而给企业带来严重的损失。三是对社会的安全带来危害。比如如果针对一些关系国计民生的信息系统控制设施遭攻击破坏，可能会造成停电、城市污染等社会安全。

三、网络安全防护策略

3.1 网络隔离与访问控制

安全接入是防护外部攻击的第一道屏障。利用物理隔离的方式，使工业控制系统与外部隔离，阻断攻击传播路径；配置防火墙、网闸等设备，根据 IP 地址、端口、协议等规则对网络数据流量进行过滤控制，禁止非法访问。

3.2 数据加密与完整性保护

数据加密是数据安全的根本保障，对传输数据使用 SSL/TLS 协议加密，避免传输中被窃听修改；对数据使用 AES 等高强度加密算法加密存储，避免数据泄密而无法非法获取；通过对数据使用哈希算法生成唯一的摘要值，通过比对接收方生成的摘要值判断接收数据是否被篡改。结合使用数字签名验证数据来源的正确性。

3.3 入侵检测与防御系统

构建入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS），监测网络流量、系统活动。IDS对网络数据包、系统日志等进行分析，发现异常活动和攻击模式；IPS 对发现的攻击进行主动反击，如立刻切断有关的流量。采用人工智能技术、机器学习技术，自动学习正常运行状态，准确识别攻击。

3.4 安全漏洞管理与修复

建立安全漏洞管理系统并定期运用专门的工具对系统进行漏洞扫描，如针对硬件设备的固件、操作系统、应用软件等的漏洞进行安全检查，对于识别出的漏洞进行风险评估，然后根据其严重程度，进行修复优先顺序的排序。及时升级系统补丁，工业控制系统对稳定性有较高的要求，因此对系统进行升级更新之前需在测试环境下进行充分的验证，避免补丁更新造成系统故障。

3.5 人员安全培训与管理

人是最根本的网络安全保护因素。定期组织人员开展网络安全教育培训，包括网络安全的意识培训、操作培训和应急处置技术等，提升工作人员对网络安全威胁的鉴别、分析能力和预防知识；加强对人员的内部管控力度，包括内部岗位责任制建立、岗位人员的工作职责履行、人员接触重要系统前的人员背景调查、岗位调整等，以有效减少人员内部的安全风险。

结语

电气工程自动化控制系统的网络安全防护是一项系统性工程。本文提出的多维度防护策略，从技术手段到管理措施形成了完整体系，有效应对各类安全威胁。随着工业互联网的发展，新的安全挑战将不断涌现，未来需持续创新防护技术、完善管理机制，强化产学研协同，推动网络安全防护体系迭代升级，为关键领域的稳定运行筑牢安全屏障。

参考文献

[1]崔新军.电气工程及其电气自动化的控制系统应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2021,(03):182-183.

[2] 马传广. 新探电气工程及其电气自动化的控制系统应用[J]. 中国设备工程,2021,(15):131-132.