本文選題：AMI網(wǎng)絡(luò)　切入點(diǎn)：安全威脅　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：智能電網(wǎng)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信及自動化控制技術(shù)同現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動化和智能化。高級量測體系(Advanced Metering Infrastructure,AMI)是智能電網(wǎng)的重要組成部分,它使得信息在用戶與電力公司間高速雙向流動,是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)、能源管理等功能的基礎(chǔ),其可靠部署與安全運(yùn)行是電網(wǎng)智能化的關(guān)鍵。AMI網(wǎng)絡(luò)涵蓋計(jì)算機(jī)信息通信網(wǎng)絡(luò)、信息基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)用戶及電力公司員工構(gòu)成的社會網(wǎng)絡(luò),這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)交互融合使AMI網(wǎng)絡(luò)具有信息-物理-社會域多域融合的特性,且人的因素及物理因素對AMI網(wǎng)絡(luò)安全的影響越來越突出,這都使AMI網(wǎng)絡(luò)安全面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):攻擊者可從信息域、物理域和社會域中的任一網(wǎng)絡(luò)域發(fā)起攻擊,可綜合使用網(wǎng)絡(luò)攻擊、物理破壞、社會工程學(xué)方法等多種攻擊手段,進(jìn)行跨域攻擊或?qū)崿F(xiàn)威脅的跨域傳播。本文從多域融合的角度分析AMI網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅,考察人的因素和物理因素對AMI網(wǎng)絡(luò)安全的影響,結(jié)合AMI網(wǎng)絡(luò)中眾多設(shè)備節(jié)點(diǎn)計(jì)算及存儲資源有限的特點(diǎn),從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了AMI網(wǎng)絡(luò)安全的研究:(1)從多域融合的角度,分析AMI網(wǎng)絡(luò)在信息域、物理域和社會域分別面臨的安全威脅以及這些安全威脅在多域融合環(huán)境下的相互作用和相互影響;考察了面向AMI網(wǎng)絡(luò)的APT攻擊及AMI網(wǎng)絡(luò)中可能存在的內(nèi)部攻擊。該部分研究是AMI網(wǎng)絡(luò)安全研究的基礎(chǔ)。(2)AMI網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在安全機(jī)制的研究,主要包括路由安全和入侵檢測。在AMI網(wǎng)絡(luò)路由安全研究方面,首先本文在考慮人的因素及物理因素對AMI網(wǎng)絡(luò)路由安全的影響,分析了AMI網(wǎng)絡(luò)的路由安全需求,并基于AMI網(wǎng)絡(luò)眾多設(shè)備節(jié)點(diǎn)計(jì)算及存儲資源有限的特點(diǎn),研究學(xué)習(xí)了適用于AMI網(wǎng)絡(luò)的RPL路由協(xié)議規(guī)范。安全的密鑰管理是實(shí)現(xiàn)AMI網(wǎng)絡(luò)路由安全的基礎(chǔ),本文基于劃分安全層次和安全域的原則,設(shè)計(jì)了面向AMI網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理機(jī)制,可抵御人的因素及物理因素導(dǎo)致的密鑰泄漏問題。基于該密鑰管理機(jī)制并采用ECC算法和Hash算法,實(shí)現(xiàn)RPL的機(jī)密性和認(rèn)證性,并通過時(shí)間戳和校驗(yàn)碼保證路由信息的新鮮性和完整性。通過路由度量報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)率實(shí)現(xiàn)RPL對黑洞和灰洞等內(nèi)部攻擊的抵御。最后基于J-Sim仿真平臺,通過編寫Tcl實(shí)例模擬AMI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼安煌墓魣鼍?對安全RPL路由過程進(jìn)行了仿真。AMI網(wǎng)絡(luò)入侵檢測研究方面,本文重點(diǎn)研究了智能電表的入侵檢測機(jī)制。智能電表是AMI網(wǎng)絡(luò)的重要組成部件,是信息域、物理域和社會域多域融合的接口,本文旨在設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)物理層檢測且計(jì)算及存儲開銷較低的智能電表入侵檢測機(jī)制。首先,采用有色Petri網(wǎng)刻畫智能電表各物理部件間的信息流動及信息流的發(fā)生條件,基于此構(gòu)建智能電表威脅模型。本文提出監(jiān)聽區(qū)的概念,通過在智能電表物理存儲區(qū)設(shè)置監(jiān)聽區(qū),并結(jié)合事件日志及秘密信息,實(shí)現(xiàn)對智能電表的協(xié)同入侵檢測;該檢測機(jī)制主要針對日常生活中常見的一類出于偷電目的的壞數(shù)據(jù)注入攻擊,可檢測電表物理存儲區(qū)上的非法讀寫操作,不受智能電表軟件更新的影響。評估實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該協(xié)同入侵檢測機(jī)制的有效性和低開銷。(3)多域協(xié)同的AMI網(wǎng)絡(luò)整體防護(hù)。提出了AMI網(wǎng)絡(luò)多域協(xié)同防護(hù)的概念,為AMI網(wǎng)絡(luò)信息域、物理域和社會域各域分別設(shè)置防御策略,并討論這些防御策略間的協(xié)同。重點(diǎn)針對面向AMI網(wǎng)絡(luò)的APT攻擊,構(gòu)造了多域協(xié)同的APT防御機(jī)制,提出通過信息共享和構(gòu)造安全知識庫實(shí)現(xiàn)對APT攻擊的多角度分析、預(yù)測和防御。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.08;TM76

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本文編號：1618122