谢敏敏, 王 勇

(上海电力大学 计算机科学与技术学院, 上海 200090)

IEC 61850是电力系统的一项国际标准,其主要目标是增强多厂商电力公用事业的互操作性和减少成本损耗。在技术含义中,该标准定义了电力系统自动化中存在的所有设备的服务、任务和功能,可以映射到许多传统协议[1-2],主要应用在变电站系统间的通信中。然而工控协议在设计之初更加注重功能和命令,没有考虑加密、认证等安全认证条件,再加上变电站系统的许多设备都是由通信网络连接的,导致这种互联性在带来更高效率的同时,也使得传统封闭的电源组件及通信协议更易遭受网络的攻击,多种针对以太网的攻击都可以对IEC 61850通信安全造成影响。例如2016年乌克兰电网遭受黑客攻击,致使70万乌克兰人民无电可用。总之,当黑客对电力系统通信网络发动攻击时,目前的变电站系统并没有做好充足的技术准备保证通信系统的信息安全乃至整个变电站的安全稳定运行。所以对变电站系统的通信安全的攻击防御研究是目前亟需完成的重要任务。

针对这一问题,本文重点研究IEC 61850的安全通信。根据当前存在的问题,用 IEC 61850服务器和客户端搭建试验环境进行通信测试,针对其通信过程面临的风险进行攻击,最后根据攻击结果提出算法,以提高数据传输的安全性。

1 问题分析

1.1 IEC 61850 协议通信过程

IEC 61850将变电站通信系统分为3层:间隔层、变电站层和过程层。IEC 61850 标准提供制造报文规范(Manufactoring Message Specification,MMS)、面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)和采样值(Sample Value,SV)。……