纵向加密装置：电力系统数据安全的守护者

纵向加密装置：电力系统数据安全的守护者

纵向加密认证装置作为关键设备，位于内部局域网与电力调度数据网络的路由器之间，专门用于安全区I/II的广域网边界保护。这种装置不仅为本地安全区提供了网络屏障，还为上下级控制系统之间的广域网通信提供认证与加密服务，从而确保数据传输的机密性和完整性。

纵向加密装置的工作原理

基本结构

纵向加密认证装置通常部署在路由器与交换机之间。一个典型的设备配置如下：

• eth0和eth2接内网侧（连接交换机）
• eth1和eth3接外网侧（连接路由器）
• eth4为配置口

访问过程

以主机A访问主机B为例，纵向加密认证装置在整个过程中发挥了关键作用：

1. ARP过程

• 主机A发现目的地B与自己不在同一网段，查找路由表寻找网关。
• 主机A发送ARP广播，询问网关的MAC地址。
• 纵向装置eth0口接收到ARP请求，并将该报文透传到eth1口。
• 路由器A接收到ARP请求并应答。
• 纵向装置eth1口接收到ARP应答，将其透传回eth0口。
• 主机A接收到ARP应答，学习到网关的MAC地址。

2. IP过程

• 主机A向主机B发送报文。
• 纵向装置A在eth0口接收到报文，并将其加密，重新构造IP头后发送至eth1口。
• 纵向装置B在eth1口接收到加密报文，进行解密还原后发送至eth0口。
• 主机B接收到报文并产生应答。

纵向加密装置的应用场景

国家电力调度数据网络采用IP专线网络，确保高效和安全的数据传输。在这个网络中，电力专用纵向加密认证装置部署在电力控制系统的配电主站及其下级配网终端，负责对配电系统的交互数据进行加密保护，从而保障数据的机密性和完整性。

这些纵向加密认证装置采用“统一协调、分级管理”的密钥管理体制。具体来说，各级管理系统直接管理本调度中心的设备，并通过统一的远程管理方式，对下属调度中心或厂站的设备进行协调和控制。这种管理体制不仅提高了系统的安全性，还确保了各级调度中心之间的有效协作和数据保护。

纵向加密装置主要功能

• 国家批准的专用加密算法和管理：采用国家主管部门批准的专用密码算法（如SSF09、SM2、SM3），专用协议以及CA（证书签发系统）统一管理。
• IP层通信加密：符合IPSec标准，使用封装安全载荷（ESP）对密文进行加密。
• 密钥管理：采用公私钥体制，符合X.509标准，使用BASE-64编码，由调度证书服务系统统一签发密钥。
• 多种安全证书机制：提供根证书、操作员证书、管理中心证书、纵向认证设备证书和对机证书五类安全证书。
• 数字证书和操作员卡支持：可使用符合《电力专用纵向加密认证装置技术规范》的证书服务系统下发的数字证书和操作员卡或USBKEY。
• 一对多加密模式：适用于各种广域网络，具有良好的扩展性和灵活性。
• 自检、告警、自愈和审计功能：设备具备全面的自检、告警、自愈和审计功能。
• 日志记录和管理：启动和运行过程中的事件和错误都有日志记录，操作员操作记录也有详细日志，便于故障定位和分析。日志文件可以导出。
• 声光告警提示：提供声光组合的告警提示功能。
• 本地和远程管理：支持本地设置和远程管理。
• 友好的配置管理界面：基于Windows图形界面的专用配置管理软件，操作便捷。
• 本地配置管理功能：包括证书管理、隧道管理、策略管理、系统配置和日志管理。
• 软件备份和升级：支持软件备份、恢复和增量升级。

纵向加密装置产品特点

• 专用处理器：采用非INTEL指令系统的处理器，避免因INTEL指令系统存在的安全漏洞或后门指令带来的风险。
• 定制操作系统：使用精简、安全、固化的LINUX操作系统，剥离不需要的系统服务和应用层数据，仅保留必需的功能。
• 定制安全协议：全部安全协议均为专门定制，提供更高的安全性，有效防御攻击。
• 自主防护措施：包括物理保护（如保护开关、机箱锁），设备开壳时自动销毁主密钥和关键数据。
• 智能卡认证：操作设备需通过智能卡或USBKEY进行身份认证。
• 高可靠性：提供冗余电源、专用算法芯片、FLASH芯片互备、硬件看门狗和自愈监控系统，具备故障声光告警功能。
• 自适应功能：支持硬件旁路和自适应旁路方式，故障自动识别和路径自动切换。
• 高网络适应性：支持双网口和透明接入，仅占用一个IP地址，不影响现有网络拓扑结构和设备设置，加密通道对局域网内计算机透明。

常见问题及解决方法

厂站纵密装置与主站纵密装置无法连接

这种情况通常是因为网络配置或证书导入问题。具体解决步骤包括：

• 检查网络配置：确保主站和厂站之间的网络通畅。
• 验证证书导入：确保双方证书正确导入，检查设备日志以确定是否存在证书问题。
• 数据通信中断：调整主站纵向加密认证装置的周期，确保数据传输的稳定性。

管理中心无法管理厂站纵密装置

若管理中心无法远程管理厂站装置，需检查以下方面：

• 网络配置：确保两端网络配置正确且通畅。
• 证书导入：验证证书格式和认证配置，确保兼容性。
• 平台配置：仔细检查管理中心和厂站的配置步骤，确保没有遗漏。

隧道业务不通

隧道建立成功但业务指令无法传输时，通常是因为策略配置问题。解决方法包括：

• 策略配置排查：检查设备配置的起止地址、目的端口限制和通信方向。
• 明通/密通渠道检查：确保两端设备的加密和解密设置正确。
• 数据包差异检查：分析加密和解密数据包数量，调整策略配置以确保数据通信正常。