電網企業網絡信息安全威脅與攻防技術應用

吳哲翔 邵航軍 金旭

摘 要：電網企業智能化水平的提高，促使其更加注重信息安全問題。但網絡信息數據量較大，如何準確識別威脅信息，及時采取防御措施，是電網企業需要關注的重點。鑒于此，對現有信息安全防護技術進行分析，結合BP神經網絡技術，不斷調整信息防御等級，以提高電網企業的網絡信息安全性。仿真結果表明，構建的網絡信息安全模型可將防御策略的計算時間控制在0～0.3 s內，防御準確性>98%，這大幅提高了電網企業信息安全水平，符合實際的電網企業需求。

關鍵詞：電網企業;信息安全;威脅;攻防

0 ? ?引言

電網智能化的深化發展，使得結構化、非結構化數據量增加，各部分工作對電網的依賴程度增強。一旦電網出現信息泄露情況，會給電網運行造成嚴重影響。鑒于此，如何提高電網信息安全，降低信息泄露率，是電網企業亟待解決的問題。目前，電網信息安全存在掃描時間長、威脅識別準確率低等問題[1]。

針對上述問題，本文提出一種信息安全威脅的識別方法，以提高攻防技術水平，保證電網企業的信息安全。

1 ? ?電網企業信息安全數學描述

本文選擇現有電網企業信息安全威脅防御技術，構建信息安全威脅技術組合，組合技術如下：

（1）高級持續威脅技術x1，是一種針對某一價值目標的防御技術;

（2）異常流量監測技術x2，可對電網中信息流量進行檢測;

（3）全包虜獲分析技術x3，可發現電網中隱蔽性、持續性問題;

（4）漏洞掃描技術x4，是一種對網絡中的威脅進行掃描的靜態安全檢測技術。

為了實現上述技術之間的有效融合，將各技術的信息接口進行標準化，計算公式如下：

式中：N為信息安全威脅技術數;M為采集電網中信息樣本數;zij為xij各個標準化信息處理后的結果，即各個威脅技術之間信息交流的通量;xj為xij的平均值;dij為xij的方差，表征各個技術信息交流的偏差量。

2 ? ?電網中數據的K-means處理

電網信息安全涉及設備、潮流、電壓、電流以及各種配電站之間的信息溝通，數據量的增加會降低信息安全的防御效率，延長防御措施的實施時間。K-means聚類可以對電網信息進行準確處理，提高數據的處理速度。本文首先對各信息安全防御技術的數據進行分類，設置分類數k[2];然后，形成聚類的平均面積St;最后，依據面積的大小，得到各個數據的危險程度PE。計算公式如下：

式中：j為任意威脅信息;q（j）為j點到該威脅信息分類的邊緣，即該信息點在該類信息中的重要性;p（j）為j點數據到非其所屬聚類中其他點的最小距離，即該點在整個信息群中的威脅程度;S（j）為數據點j的面積;St為所有數據點面積構成的平均值。

相對其他指標來說，PE是聚類樣本zij向量到min（zij）向量之間的歐氏距離，具體計算公式如下：

式中：ωi為第i個威脅信息的權重，■ωi=1;zij為聚類樣本;min（zij）為樣本j的聚類中心。

危險程度PE的劃分標準如表1所示。

3 ? ?構建電網企業信息安全模型

3.1 ? ?信息安全威脅與防御

假設信息安全防御技術組合為xr=（x1，…，xm）T，信息安全威脅分析組合為Yr=（Y1，…，Yn）T，信息防御策略組合為Or=（O1，…，Ol）T，信息安全防御結果組合為Dr=（d1，…，dl）T。防御技術組合與安全威脅分析之間的權重為wij（i=1，…，m;j=1，…，n），閾值為bij（i=1，…，m;j=1，…，n）;安全威脅分析與信息防御策略之間的權重為wjk（j=1，…，n;k=1，…，l），閾值為bjk（j=1，…，n;k=1，…，l），得到信息安全威脅與防御模型如下：

3.2 ? ?閾值調整

假設實際信息安全防御結果與理論防御結果之間的誤差為e，那么其計算公式如下：

3.3 ? ?權重調整函數的構建

權重是為了將所有威脅結果投射到（0，1）之間，得到各個數據對于整個電網企業信息的威脅程度[3]，計算公式如下：

式中：di為投影處理前;di′為投影處理后;dmax（0

4 ? ?電網企業網絡信息安全威脅與攻防實例驗證

4.1 ? ?樣本信息收集

依據《電網企業信息安全威脅與防御規范》中的要求，對2020年10月A地區電網企業22：00—23：00收集到的電網受到攻擊的信息進行分析，驗證該計算模型的有效性。共采集到樣本數502條，大小共3M，因變量dij為信息防御結果，自變量分別為高級持續威脅技術x1、異常流量監測技術x2、全包虜獲分析技術x3和漏洞掃描技術x4。依據電網企業的防御等級，將聚類數目設置為k=8，聚類面積設置為St=0.87，并將PE八等分，依據公式（3），計算得出min（PE）=0.802，max（PE）=10.232。

由表2可知，不同樣本下的威脅程度均顯示出來，并依據PE值進行預警，預警結果均符合表1中的要求與標準。

4.2 ? ?電網企業網絡信息安全攻防的準確率與計算時間

4.2.1 ? ?防御措施采取的準確性

為了更加準確地驗證防御組合的準確性，在0.1、0.01、0.001的精度標準下進行驗證，驗證結果如圖1所示。

由圖1可知，在St=0.87、200次迭代的測試中，0.1、0.01、0.001精度下的防御準確性>98%，而且數據比較集中，誤差在0.3%以下。由此說明，電網企業網絡信息安全的威脅防御策略準確性較高。

4.2.2 ? ?防御策略的計算時間

目前，電網企業信息安全威脅的防御策略存在延遲現象，延遲的防御策略，會增加信息的泄露風險。為了驗證防御策略的實施時間，進行相應的仿真驗算，結果如圖2所示。

由圖2可知，在0.1、0.01、0.001精度下的測試時間均小于0.3 s，由此說明防御策略的計算時間符合電網企業的網絡信息安全要求。

5 ? ?結語

本文對電網信息安全威脅與攻防技術進行了分析，提出了信息安全防御策略組合模型，通過權重、閾值的設定，提高了防御策略實施的準確性，同時應用K-means數據處理方法，將防御策略的計算時間控制在0～0.3 s內，防御準確性>98%，這大幅提高了電網企業信息安全水平，符合實際的電網企業需求。

[參考文獻]

[1] 張衛華.電網企業信息安全技術應用探討[J].科學技術創新，2019（32）：67-68.

[2] 廖仲欽.淺談電網企業信息安全管理體系建設中的風險管理[J].數字通信世界，2020（8）：249-250.

[3] 歐陽兵.地市級電網企業信息安全風險內控管理體系建設[J].大眾投資指南，2017（4）：227.

收稿日期：2021-01-21

作者簡介：吳哲翔（1991—），男，浙江東陽人，工程師，研究方向：計算機科學與技術。