摘  要： 提出了一種基于P2DR2改進的E-P2DR3F安全防御模型，該模型在傳統(tǒng)的P2DR2安全模型的基礎之上增加了報告模塊、數(shù)據(jù)融合模塊，從而使系統(tǒng)安全性與檢測維護功能更加完善；其次添加了一種基于信息熵的風險評估機制，可以為系統(tǒng)制定出更加可靠的安全性策略，提供支持性數(shù)據(jù)信息，從而在源頭保證了系統(tǒng)整體安全性；最后將E-P2DR3F安全防御模型應用于電力系統(tǒng)中，提出了電力系統(tǒng)安全體系結構的構建方案。
關鍵詞： E-P2DR3F；報告模塊；數(shù)據(jù)融合；信息熵；電力系統(tǒng)

　隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，網(wǎng)絡安全問題日益突出。由于網(wǎng)絡的開放性，其從出現(xiàn)就受到各方面形形色色的威脅和攻擊。所以，一個高效的安全防御系統(tǒng)的搭建就顯得非常重要。在電力領域中，由于其行業(yè)工作性質(zhì)的特殊性，對于加強我國電力信息系統(tǒng)安全性，全面規(guī)范電力信息系統(tǒng)的安全管理體系將變得十分必要。傳統(tǒng)的P2DR模型[1]以及P2DR2模型[2]已經(jīng)廣泛使用于電力信息系統(tǒng)中，本文將對P2DR2安全防御模型做出進一步改進，并引入一種信息熵對系統(tǒng)進行風險評估，得到一種優(yōu)化的E-P2DR3F安全防御模型，并通過該模型對電力信息系統(tǒng)進行更深入的研究與分析，使電力信息系統(tǒng)的安全性達到最大化。
1 基于P2DR、P2DR2安全防御模型簡介
　P2DR安全防御模型是一種基于閉環(huán)控制的動態(tài)網(wǎng)絡安全理論模型，為了構造多層次、全方位以及立體的區(qū)域網(wǎng)絡安全環(huán)境，P2DR安全防御模型包含了策略（Policy）、防護（Protection）、檢測（Detection）以及響應（Response）四個組成環(huán)節(jié)，后來隨著人們對業(yè)務連續(xù)性以及災難恢復功能的日益關注，將恢復（Restore）加入了模型之中，提出了P2DR2安全防御模型，如圖1所示。

　（1）策略（Policy）是整個動態(tài)網(wǎng)絡安全理論模型中的最重要部分，主要定義系統(tǒng)的監(jiān)控周期、確立系統(tǒng)恢復機制、制定網(wǎng)絡訪問控制策略以及明確系統(tǒng)的總體安全規(guī)劃和原則等，整個安全防御模型的其他部分都依賴于策略。（2）防護（Protection）是充分利用現(xiàn)有資源，如防火墻系統(tǒng)、入侵檢測系統(tǒng)、蜜罐系統(tǒng)[3]等，采用各種信息安全技術與方式來保證信息系統(tǒng)的完整性、可用性及安全性。（3）檢測（Detection）是系統(tǒng)實施響應環(huán)節(jié)的重要依據(jù)，通過不斷檢測信息系統(tǒng)狀態(tài)查找信息系統(tǒng)中的各種風險與威脅行為。如使用防火墻系統(tǒng)具有的入侵檢測技術[4]或安全審計、系統(tǒng)掃描工具，配合其他專項檢測軟件，建立訪問控制子系統(tǒng)ACS，從而實現(xiàn)信息系統(tǒng)的入侵檢測與日志記錄等功能，以有益于發(fā)現(xiàn)通過ACS的威脅系統(tǒng)的攻擊行為?！。?）響應（Response）主要是對于那些通過系統(tǒng)檢測之后的可疑性威脅行為作出正確與及時響應。實時性是安全響應要求之一，當信息系統(tǒng)遭受外界入侵者的威脅與攻擊時，能夠第一時間采取響應措施，例如監(jiān)控威脅攻擊行為、調(diào)整信息系統(tǒng)安全等級級別、杜絕內(nèi)外網(wǎng)絡鏈接等。（5）恢復（Restore）又稱為災難備份（Recovery）機制，指的是當信息系統(tǒng)受到攻擊或破壞，面臨系統(tǒng)癱瘓時，通過對系統(tǒng)文件、功能以及數(shù)據(jù)等重要信息進行恢復、備份，從而使信息系統(tǒng)恢復到正常運行狀態(tài)。
　 傳統(tǒng)的安全防御模型在現(xiàn)有的網(wǎng)絡或信息系統(tǒng)安全結構體系中應用雖然比較廣泛，但已不能滿足行業(yè)要求，需要改進與擴展。以P2DR2安全防御模型為例，首先，安全策略部署之前應該添加一個全面、規(guī)范的風險評估機制；其次，該模型應該完善安全審計機制，為系統(tǒng)安全人員提供一種查看安全事務記錄過程的功能；最后，面對海量的、分散的數(shù)據(jù)信息、行為或事件，該模型應該結合數(shù)據(jù)信息融合思想，以利于數(shù)據(jù)信息的高效使用與整合。因此針對以上幾個方面，對傳統(tǒng)的安全防御模型進行了改進與優(yōu)化。
2 P2DR2防御優(yōu)化模型（P2DR3F模型）
　傳統(tǒng)的P2DR2安全防御模型構造的是一個動態(tài)的防御過程。模型的各個組成部分在安全策略的統(tǒng)一指導下構建成為一個全面的、立體多維的動態(tài)安全循環(huán)。但是由于電力信息系統(tǒng)的特殊重要性，當外界入侵或攻擊電力信息系統(tǒng)時，除了對其進行防護、檢測、響應以及恢復之外，有必要對系統(tǒng)安全防御過程中產(chǎn)生的活動行為數(shù)據(jù)與日志信息進行審計，因此安全防御模型應該增加一種報告（Report）模塊，使信息系統(tǒng)安全人員能夠通過查詢報告數(shù)據(jù)信息對系統(tǒng)安全性進行深入分析，提早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛在安全因素，為系統(tǒng)安全防御模型其他組成環(huán)節(jié)提供輔助數(shù)據(jù)信息支持，如系統(tǒng)災難恢復確定時間、系統(tǒng)成功修復標識信息等。除了需要額外的報告模塊之外，由于電力信息系統(tǒng)的信息交互量非常大，需在傳統(tǒng)安全防御模型的基礎之上結合數(shù)據(jù)融合的思想，增加一種融合（Fusion）環(huán)節(jié)。所以，加入報告、融合模塊不僅更加優(yōu)化系統(tǒng)功能，而且為制定統(tǒng)一的安全策略提供了相應依據(jù)，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息高效性利用提供支持。因此，在傳統(tǒng)的P2DR2安全防御模型的基礎之上提出了P2DR3F模型，該模型應該包括以下重要部分：策略（Policy）、防護（Protection）、檢測（Detection）、響應（Response）、恢復（Restore）、報告（Report）及融合（Fusion）。
3 E-P2DR3F安全防御模型
3.1 E-P2DR3F簡介
　E-P2DR3F安全防御模型對P2DR3F模型進行優(yōu)化改進，它具有動態(tài)循環(huán)的生命周期過程。在安全策略統(tǒng)一指導之前，有必要對信息系統(tǒng)存在的各種潛在攻擊行為、事件或風險因素做一次全面、規(guī)范的基于信息熵的風險評估，這樣可以為整個系統(tǒng)安全策略的制定提供重要參考依據(jù)，如對于風險評估結果值較高的子系統(tǒng)或安全領域，首先對其進行安全性標識，在安全策略中注重對該子系統(tǒng)或安全領域的安全配置，并且在其動態(tài)循環(huán)的防御模型下進行重點監(jiān)控；相反，則保持現(xiàn)有狀態(tài)的安全策略。在統(tǒng)一的安全策略指導下，對其進行防護、檢測、響應、恢復、報告、融合。所以，引入基于信息熵的風險評估機制有利于了解安全策略制定之前信息系統(tǒng)各部分的安全風險等級，從而決定安全策略的制定與選取，使系統(tǒng)安全性達到最優(yōu)化。因此將這種安全防御模型稱為基于信息熵（Entropy）的P2DR3F模型，即E-P2DR3F安全防御模型，該模型體系結構如圖2所示。

3.2 E-P2DR3F安全防御模型在電力系統(tǒng)中的應用
　將E-P2DR3F安全防御模型具體地應用到電力系統(tǒng)中，依據(jù)電力系統(tǒng)安全管理的嚴格要求，對該防御模型的各個模塊環(huán)節(jié)進行詳細描述。
　（1）基于信息熵（Entropy）的風險評估機制：首先應該對電力信息系統(tǒng)中的安全風險等級進行劃分，確定風險評估評價集合，如{極高，較高，一般，較低，極低}；其次，在依據(jù)定性與定量相結合的原則之下，通過邀請信息安全風險評估相關的專業(yè)人員進行等級考評，獲取風險評估結果矩陣，通過相關安全技術取得風險評估結果值。依據(jù)結果值來判定不同子系統(tǒng)或安全領域的風險評估等級。表1為風險評估觀察點體系。
從表1中可以看出，二級觀察點較多，可以依據(jù)其風險等級制定出風險評估結果矩陣。為了簡化研究過程，只對一級觀察點進行風險評估，獲取的風險評估結果矩陣如下：

?。?）安全策略（Policy）：在電力系統(tǒng)中，安全策略是整個安全防御模型最為核心的部分。基于信息熵的風險評估結果值為高可靠性的安全策略提供了信息支持，有利于安全策略制定的完善性。如為制定機房安全管理制度、系統(tǒng)軟件、硬件安全管理制度以及系統(tǒng)運維安全管理制度等方面提供了風險安全等級依據(jù)，使得在統(tǒng)一安全策略指導下的各個關鍵環(huán)節(jié)都能安全動態(tài)地循環(huán)下去。
?。?）安全防護（Protection）：在這一環(huán)節(jié)中可以使用多種信息安全技術進行安全性防護，如使用身份識別技術進行訪問安全驗證，使用數(shù)據(jù)加密技術為了保證系統(tǒng)相關重要數(shù)據(jù)信息的隱私性，另外也可利用防火墻技術對系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)進行安全性隔離。除了采用相關信息安全技術對電力系統(tǒng)進行防護之外，也可以使用相關硬件工具進行安全性防護，如采用人臉識別、口令認證設備等對進出人員進行身份確認等。隨著計算機安全技術的蓬勃發(fā)展、日新月異，也出現(xiàn)了眾多無線安全技術，如防無線攔截、抗電磁干擾等技術。
?。?）安全檢測（Detection）：入侵檢測技術是安全檢測部分最重要也是最為常用的方式和手段。此外，在電力系統(tǒng)中可以額外使用一些安全技術，如網(wǎng)絡系統(tǒng)探測技術、安全審計技術等，除了檢測系統(tǒng)的潛在風險與威脅之外，也能時刻掌握整個系統(tǒng)運行時期的相關行為狀態(tài)信息。
?。?）安全響應（Response）：在電力系統(tǒng)中，該環(huán)節(jié)相當重要。由于電力與警務單位對于事件安全響應要求特別嚴格。所以，當檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)風險與潛在威脅時，必須保證系統(tǒng)能正確地、實時地做出響應，使系統(tǒng)遭受的損失降到最低。如今也出現(xiàn)了相關應用于安全響應方面的技術，如人工免疫[5]、應急控制等技術等。
?。?）安全恢復（Restore）：電力系統(tǒng)中相關文件與數(shù)據(jù)信息的重要性不言而喻。因此，當系統(tǒng)受到外界攻擊與威脅時，除了采取相關主動處理措施之外，也需要及時地對關鍵數(shù)據(jù)信息與應用進行隨時備份，這樣能夠及時使系統(tǒng)從故障狀態(tài)中恢復出來。
?。?）安全報告（Report）：首先為系統(tǒng)確定需要報告記錄的相關格式與內(nèi)容，然后采取固定時間點或其他方式進行動態(tài)循環(huán)報告，如使用數(shù)據(jù)庫對一天或一周的安全事件信息進行日志記錄，內(nèi)容可以分為事件種類、時間階段、風險級別、處理結果等。通過安全報告模塊，可以為系統(tǒng)相關安全人員提供可以隨時查閱的可靠數(shù)據(jù)信息，同時也為安全策略的制定提供了輔助支持。
?。?）安全融合（Fusion）：海量性、分散性是電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息、行為與事件的重要特點。因此，如何對這些重要的，同時具有關聯(lián)性的數(shù)據(jù)進行融合，使其應用參考價值達到最大化是一個急需解決的方面。在安全防御模型中引入了安全融合模塊，正好可以解決相關問題。在系統(tǒng)中采用高速搜索引擎機制、哈希索引管理方式等為數(shù)據(jù)信息提供實時定位功能等。實現(xiàn)了安全融合，可以使有價值的數(shù)據(jù)的利用率得到提高，清除那些已經(jīng)沒有參考價值的數(shù)據(jù)信息，也能降低系統(tǒng)存儲量，從而實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息高性能優(yōu)化配置。
    上述使用E-P2DR3F安全防御模型部署于電力系統(tǒng)中，依據(jù)該模型對系統(tǒng)進行高效性、高安全性配置。除了采取安全防御模型管理方式之外，也可以采取一些常用的安全管理機制，如VPN/SSL[6]等。
    本文提出的E-P2DR3F安全防御模型對P2DR2模型進行了相關改進，對系統(tǒng)安全性做了進一步地優(yōu)化配置，為迎合“金盾”計劃，全面加強電力系統(tǒng)的安全管理提供了巨大參考價值。
參考文獻
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