[发明专利]电力SCADA系统病毒分析测试床

说明书

本发明公开了一种电力SCADA系统病毒分析测试床的设计装置和设计方法，它属于工业控制系统安全和入侵检测技术领域，该装置包括：电力SCADA系统故障仿真模块，电力SCADA系统病毒分析测试模块和电力SCADA系统病毒攻击防御演示模块；该设计方法是在电力SCADA系统故障仿真环境下，仿真发电、变电、输电、配电、用电和电力调度的故障信息，获取电力系统遭受病毒攻击的现场状态，实现电力SCADA系统病毒攻击取证，病毒分析测试与清除，并且能够动态演示电力SCADA系统病毒攻击与防御的过程；与现有的电力系统病毒检测仿真装置相比，该试验床能够系统化的仿真整个电力SCADA系统环境，能够检测和分析攻击电力SCADA系统的病毒，并具有攻击与防御的动态演示功能。

技术领域

本发明公开了一种电力SCADA系统病毒分析测试床的设计方法，在发电、变电、输电、配电和用电的SCADA系统仿真环境下，在遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能领域对病毒测试分析，它属于工业控制系统安全和入侵检测技术领域。

背景技术

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统看，SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，可以实现遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能：遥测是远程测量采集并传送运行参数，例如线路上的电压、电流、功率等量值和负荷潮流等；遥信采集并传送各种保护和开关量信息；遥控是远程控制，接受并执行遥控命令，主要是分合闸，对远程的一些开关控制设备进行远程控制。遥调是远程调节。接受并执行遥调命令，对远程的控制量设备进行远程调试，如调节发电机输出功率。

电力SCADA系统面临着恶意攻击的风险，2010年，伊朗布什尔核电站遭到Stuxnet（震网）蠕虫的攻击，它是世界上首个专门针对工业控制系统编写的破坏性病毒，能够利用对windows系统和西门子SIMATIC WinCC系统的个漏洞攻击核电站的SCADA 系统，导致铀浓缩离心机出现故障，推迟了伊朗的核电站发展。

2015 年12 月23 日，乌克兰电力部门遭受到BlackEnergy（黑色能量）攻击，Kyivoblenergo 电力公司发布公告称：“公司因遭到入侵，导致7 个110KV 的变电站和23个35KV 的变电站出现故障，导致80000 用户断电” 。

安天、四方继保与复旦大学于2016 年1 月5 日建立的联合分析小组分析认为：“BlackEnergy 等相关恶意代码为主要攻击工具；通过BOTNET 体系进行前期的资料采集和环境预置；以邮件发送恶意代码载荷为最终攻击的直接突破入口；通过远程控制SCADA 节点下达指令为断电手段；以摧毁破坏SCADA 系统实现迟滞恢复和状态致盲”。

安天针对电力系统的安全问题，以水电系统为蓝本，建立了“安天小水电演示系统仿真环境”，该仿真环境由工程师站、操作员站、SCADA 服务器、通讯管理机、PLC 控制系统等部分组成，真实再现了水电系统的实际工作环境，通过该仿真环境能够对电力系统的安全问题进行深入的研究和分析。

美国能源部爱达荷国家实验室拥有国家SCADA系统实验床，建立了SCADA系统的实验系统，主要包括PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器、RTU（RemoteTerminal Unit）是一种远端测控单元装置、SCADA系统、HMI（Human Machine Interface）人机界面、网络攻击与防御的工具，能够对SCADA系统的安全性进行分析。

2014年12月中国电子信息产业集团有限公司第六研究所承担建设实验室工业控制系统安全技术国家工程实验室，该实验室与北京邮电大学已经初步建立起以评估、验证、仿真为核心的工业控制系统安全Test Bed测试床。