电力系统专用纵向加密认证装置技术白皮书

1.2 纵向加密认证装置的作用

纵向加密认证装置是实现电力系统纵向认证的核心设备，主要部署在不同安全区的边界，用于保障跨安全区通信的安全性。其主要作用包括：

1. 数据加密：对传输的业务数据进行加密，防止数据被窃听和泄露。
2. 身份认证：对通信双方进行身份认证，确保通信对象的真实性。
3. 完整性校验：对传输数据进行完整性校验，防止数据被篡改。
4. 访问控制：基于预配置的安全策略，控制数据的访问权限。

通过部署纵向加密认证装置，可以有效防范网络窃听、数据篡改、身份伪造等安全威胁，保障电力系统的安全稳定运行。

2.2 密码算法

PLE系列系列纵向加密装置支持多种密码算法，包括国密算法和SSF09算法：

2.2.1 国密算法

国密算法是由国家密码管理局制定的商用密码算法标准，主要包括：

• SM2算法：基于椭圆曲线密码（ECC）的非对称加密算法，用于密钥协商和数字签名。
• SM3算法：密码杂凑算法，用于数据完整性校验和数字签名。
• SM4算法：分组密码算法，用于数据加密，密钥长度和分组长度均为128比特。

2.2.2 SSF09算法

SSF09算法是专门为电力系统安全防护设计的密码算法，具有高安全性和高效率的特点。该算法包括：

• 密钥协商：基于非对称密码技术，实现通信双方的安全密钥协商。
• 数据加密：采用对称加密算法，对业务数据进行加密保护。
• 消息认证：采用消息认证码（MAC）技术，确保数据的完整性和真实性。

3.1 硬件架构

PLE系列系列纵向加密装置采用模块化硬件设计，主要包括以下硬件模块：

• 主控模块：基于高性能处理器，负责设备的整体控制和管理。
• 密码模块：专用密码处理芯片，负责密码运算和密钥管理。
• 通信接口模块：提供网络接口和控制接口，支持多种通信方式。
• 电源模块：提供稳定可靠的电源供应，支持多种供电方式。

图3-1：PLE系列系列产品硬件架构图

3.2 软件架构

PLE系列系列纵向加密装置的软件架构采用分层设计，主要包括以下层次：

• 操作系统层：基于实时操作系统，提供底层资源管理和任务调度。
• 驱动层：提供硬件设备的驱动程序，实现对硬件资源的访问。
• 密码服务层：提供密码算法实现和密钥管理功能。
• 协议处理层：实现各种通信协议的处理，包括TCP/IP、IEC60870-5-104等。
• 安全策略层：实现安全策略配置和执行，包括访问控制、审计日志等。
• 应用层：提供设备管理、配置维护等应用功能。

图3-2：PLE系列系列产品软件架构图

4.4 安全管理功能

PLE系列系列纵向加密装置提供全面的安全管理功能，包括：

• 访问控制：基于角色的访问控制（RBAC），根据用户角色分配不同的操作权限。
• 安全审计：记录设备的操作日志和安全事件，支持日志的本地存储和远程传输。
• 密钥管理：支持密钥的生成、分发、存储、备份和销毁等全生命周期管理。
• 安全策略配置：支持灵活的安全策略配置，包括认证策略、加密策略、访问控制策略等。
• 安全告警：对安全事件进行实时监测和告警，支持多种告警方式。

5.3 新能源场站内就地终端安全防护

在新能源场站内，需要对就地采集终端（如光伏发电单元测控终端、风机控制终端）与站控系统之间的通信进行安全防护。M10微型纵向加密装置部署在箱变内部，保障就地终端与站控系统之间的数据通信安全。

图5-3：新能源场站内就地终端安全防护应用场景