数字电网通信信息网络安全技术探析

摘要：随着全球能源结构的转型和智能技术的快速发展，数字电网通信信息网络安全技术已成为保障电力系统稳定运行的关键领域。数字电网的实施，如智能电表和自动化设备的广泛部署，极大地提高了能源效率和管理能力，但同时也引入了新的安全挑战。这些设备的网络暴露面增大，可能成为黑客攻击的目标，对国家关键基础设施安全构成威胁。因此，深入研究和应用数字电网的通信安全技术，确保数据的机密性、完整性和可用性，对于维护公共安全和经济稳定具有重大战略意义。

关键词：数字电网；通信信息；网络安全技术

引言

数字电网发展在环保和国内用能管理等方面具有一定的优势，同时民众对数字电网的关注也越来越多。在这种情况下，各个部门都在数字电网建设活动中运用了通信信息网络安全技术，利用通信设施和物联网等设备，建立起一个完备的信息网络，才能让数据和信息进行交流和共享。然而，数字电网运营过程中的网络安全问题依然存在，这已经成为数字化时代的一大挑战，因此，为了保证数字电网的稳定运行，必须加强数字电网的运行和建设。

1.网络安全威胁与风险

1.1.威胁类型与案例分析

网络安全威胁是数字电网通信信息网络安全技术深度探索中的关键议题。威胁类型多样，包括恶意软件攻击、身份冒用、网络钓鱼等。例如，2015年乌克兰电网遭受的黑客攻击，导致近300万居民失去电力供应，此案例突显了对关键基础设施的网络攻击可能带来的严重影响。此外，随着物联网设备的广泛使用，不安全的设备可能成为攻击的入口点，如2016年Mirai僵尸网络事件，数以百万计的IoT设备被利用，构成了大规模的DDoS攻击。因此，对威胁的识别和防范显得至关重要。

1.2.风险评估与管理策略

在数字电网通信信息网络安全的背景下，风险评估与管理策略是确保系统稳定运行的关键环节。风险评估涉及对潜在威胁的识别，如恶意黑客攻击和内部疏忽导致的数据泄露。这些威胁可能导致电力供应中断，经济损失，甚至影响国家能源安全。因此，建立一套全面的风险评估框架，包括威胁情报收集、脆弱性分析以及影响与可能性的量化，是至关重要的。

管理策略应以预防为主，结合检测和响应能力的提升。例如，采用ISO/IEC27001标准来制定和实施信息安全管理体系，确保所有操作流程都考虑到安全因素。此外，通过定期进行安全审计和渗透测试，可以发现并及时修复系统中的弱点。

在人员层面，安全意识培训是降低人为风险的有效手段。员工往往成为攻击者利用的社会工程学目标。通过模拟攻击和持续的教育，可以提高员工对网络钓鱼和恶意软件的警惕性。例如，英国国家电网就实施了一项全面的员工安全培训计划，显著减少了与钓鱼邮件相关的事件。

在应对策略上，建立快速响应的应急计划是必要的。这包括设立事件响应团队，制定详细的响应流程，以及与行业伙伴、执法机构和相关政府部门的协调机制。例如，当2019年澳大利亚一家能源公司遭受勒索软件攻击时，其预设的响应计划帮助在短时间内恢复了关键服务，减少了损失。

2.安全技术与解决方案

2.1.加密与身份认证技术

在数字电网通信信息网络安全技术的深度探索中，加密与身份认证技术扮演着至关重要的角色。加密技术是保护数据完整性和隐私的关键手段，例如，使用高级加密标准（AES）可以确保在传输过程中的数据不被未经授权的第三方窃取或篡改。此外，公共基础设施（PKI）和数字证书的应用，为电网中的各个节点提供了安全的身份标识，确保了通信双方的身份真实性。同时，身份认证技术如多因素认证（MFA）则进一步增强了安全性。在实际操作中，电力工作人员可能需要通过密码、智能卡以及生物特征等多种方式验证身份，以防止冒名顶替的攻击。例如，某天然气和电力公司（PG&E）就采用了多因素认证策略，有效防止了非法侵入其系统。

为了持续提升安全性能，安全专家们还在研究将零信任网络模型与身份认证技术相结合的新策略。在这种模型中，所有设备和用户在每次访问网络资源时都需要经过严格的身份验证，即使设备在内部网络中，也需要“永不信任，始终验证”。此外，区块链技术的分布式账本和不可篡改的特性，为身份认证和数据完整性提供了新的解决方案。通过在区块链上记录和验证身份信息，可以创建一个去中心化的信任机制，进一步降低中心化认证系统被攻击的风险。

2.2.防火墙与入侵检测系统

在数字电网通信信息网络安全技术的深度探索中，防火墙与入侵检测系统扮演着至关重要的角色。防火墙作为网络安全的第一道防线，能够根据预设的策略阻止未经授权的访问，确保数据传输的完整性。例如，智能电网中可能使用状态检测防火墙，它能够分析数据包的完整状态，提高对复杂攻击的防御能力。

而入侵检测系统（IDS）则作为防火墙的补充，通过实时监控网络流量，识别异常行为或已知攻击模式，以发现潜在的威胁。IDS可能采用行为分析或签名匹配技术，如美国能源部资助的项目中应用的IDS系统，能够及时发现并报警高级持续性威胁（APT）攻击。此外，一些IDS系统还能与防火墙联动，一旦检测到攻击，可以立即阻断相关通信，降低损害程度。

为了进一步提升防护效果，可以采用机器学习和人工智能技术来增强防火墙和IDS的智能。通过学习正常网络行为的模式，系统能更准确地识别异常活动，因此，将AI技术融入防火墙和入侵检测系统，将为数字电网的网络安全带来革命性的提升。

2.3.分布式防御与区块链应用

在数字电网通信信息网络安全技术的深度探索中，分布式防御与区块链应用是保障系统安全的关键创新领域。分布式防御理念强调通过在网络的多个点上部署安全机制，以分散攻击者的焦点，增加其攻击成本。例如，采用多层防御策略，包括在网络边缘实施访问控制，配合内部的异常检测系统，形成一个动态的防御网络。这种策略可以有效地减缓高级持续性威胁（APT）和分布式拒绝服务（DDoS）攻击的影响。

区块链技术则为数字电网的安全带来了革命性的解决方案。区块链的去中心化、不可篡改和透明性特性，使得电网的交易记录和设备身份验证过程更加安全。通过在区块链上建立一个可信的数据交换平台，可以确保电力交易数据的完整性和真实性，防止恶意篡改。此外，区块链的智能合约功能可以自动执行预设的规则和条件，如自动结算和管理电力供需合同，减少人为错误和欺诈行为。

3.结束语

综上所述，数字电网通信信息网络安全技术对于保障电力系统稳定运行至关重要。随着智能技术的发展和数字电网的实施，网络安全问题日益突出，成为数字化时代面临的重大挑战。通过采用先进的安全技术，如深度学习、区块链和零信任网络模型，可以构建多层次、全方位的防御体系，有效应对不断演进的网络安全威胁。

参考文献

[1]高震，张亚菇.数字电网通信安全背景下的云边协同5G负载控制系统设计[J].电子技术，2024，53（12）：96-97.

[2]刘欣.基于危险理论的数字电网网络安全风险预警研究[J].自动化技术与应用，2024，43（02）：102-106.

[3]黄翔，刘晓静，吴文鹏等.基于云边协同的数字电网通信信息网络安全策略研究[J].电力大数据，2023，26（10）：42-49.

[4]周驰，周鑫.基于深度神经网络的数字电网安全态势感知研究[J].自动化与仪器仪表，2022，（12）：107-112.

[5]杨盛明，金楠，魏光辉，程德斌.等保2.0时代下的数字电网安全风险及防护研究[J].电子质量，2020，（11）：13-18.