智能電網(wǎng)DNP3協(xié)議安全機(jī)制研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、智能電網(wǎng)系統(tǒng)融合了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是重要的國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。由于智能電網(wǎng)從封閉式的內(nèi)部管理網(wǎng)絡(luò)模式，逐步到對(duì)外開放的遠(yuǎn)程操作網(wǎng)絡(luò)模式，并與互聯(lián)網(wǎng)直接或間接關(guān)聯(lián)，其安全問題也日益突出，特別是在數(shù)據(jù)傳輸及共享資源等方面，面臨著病毒、木馬、黑客入侵等安全威脅。分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Distributed Network Protocol，DNP3）是智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)中廣泛使用的實(shí)時(shí)通信協(xié)議，具有高效、可靠、靈活和標(biāo)準(zhǔn)化等特

2、點(diǎn)。DNP3協(xié)議在設(shè)計(jì)之初沒有安全方面的考慮，其數(shù)據(jù)格式、報(bào)文結(jié)構(gòu)都是公開的、開放的標(biāo)準(zhǔn)，在傳輸?shù)倪^程有被截取、監(jiān)聽、甚至被修改利用等方面的不足，嚴(yán)重威脅了智能電網(wǎng)通信安全。因此研究如何加強(qiáng)智能電網(wǎng)中DNP3協(xié)議的安全性，保證智能電網(wǎng)通信的安全，防止不法分子的入侵，對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展有著重要意義。本文結(jié)合智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和通信安全需求，對(duì)DNP3協(xié)議安全隱患展開研究工作，提出了安全加固框架，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)入侵檢測(cè)機(jī)制和安全傳輸機(jī)制，對(duì) DN

3、P3協(xié)議進(jìn)行雙重保護(hù)，增強(qiáng)DNP3協(xié)議的安全性。
　　在入侵檢測(cè)機(jī)制研究方面，本文提出了一種基于DNP3協(xié)議分析的入侵檢測(cè)方法，在Bro入侵檢測(cè)框架的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了DNP3協(xié)議分析器，其中包含了DNP3抽取器、DNP3事件生成器和DNP3驗(yàn)證策略三個(gè)功能模塊。通過對(duì)入侵行為的提取，從DNP3協(xié)議字段、字段關(guān)聯(lián)和通信模式的三個(gè)方面定義 DNP3驗(yàn)證策略，并結(jié)合入侵檢測(cè)測(cè)試，驗(yàn)證了入侵檢測(cè)方法的有效性。
　　在安全傳輸機(jī)制研究方

4、面，本文提出運(yùn)用橢圓密碼體制ECC和高級(jí)加密算法AES對(duì)安全套接字層SSL協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，為DNP3協(xié)議設(shè)計(jì)安全傳輸機(jī)制，確保數(shù)據(jù)安全，彌補(bǔ)了DNP3數(shù)據(jù)明文傳輸?shù)娜毕荨Ｔ摍C(jī)制包含SSL握手和數(shù)據(jù)加密兩個(gè)模塊，SSL握手模塊運(yùn)用ECDSA和ECDH兩種算法實(shí)現(xiàn)簽名驗(yàn)證和密鑰交換，實(shí)現(xiàn)了安全、靈活、高效的密鑰管理；數(shù)據(jù)加密模塊運(yùn)用AES算法對(duì)數(shù)據(jù)加密，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)保密傳輸，同時(shí)采取MAC運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證。最后，運(yùn)用開源的OpenSSL