电力数据通信网络的ipv6演进与安全体系架构研究

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1、电力数据通信网络的IPv6演进与安全体系架构研究苗新，陈希(中国电力科学研究院，北京市海淀区100192)摘要：智能电网需要数据通信系统作为支撑来完成其重要职责，而智能电网的数据信息越来越多地采用互联网协议(InternetProtocol,IP)和以太网技术，智能电网内的设备将越来越多地带有IP地址。目前IPv4协议占据了主导地位，所以，面临着向IPv6演进和网络安全性的挑战。通过叙述数据通信网络的重要性及其主要承载的业务，分析数据通信网络从IPv4向IPv6演进的5个过程和过渡的4个阶段，论述了智能电网数据通信网面临的安全威胁，及其攻击和防御类型。从安全层面、通

2、信网络安全工程和通信网络安全管理等3个维度，建立了数据通信网络的安全体系架构，以保障智能电网数据通信系统向IPv6的顺利演进。关键词：智能电网；数据通信；网络；IPv6；过渡演进；安全威胁；安全体系架构0引言自2009年1月奥巴马政府将智能电网（SmartGrid）提升为美国国家战略以来，“智能电网（SmartGrid）”一词已经风靡全球。建设智能电网已成为国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。2009年5月21—22日，在北京举行的“2009特高压输电技术国际会议（UHV2009）”[1-2]上，国家电网公司首次提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展

3、的坚强电网为基础，按照“安全可靠、清洁高效、自愈可调”的要求，以发电、线路、变电、配电、用电服务和调度为6个应用环节，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的统一坚强智能电网的战略发展目标。智能电网需要数据通信系统作为支撑[1-6]来完成其重要职责，例如智能发电环节的常规电源网厂协调、新能源发电并网、大容量储能系统并网、系统仿真、运行控制等，智能输电环节的电能传输、线路状态与运行环境监测，智能变电环节的变电站运行控制、变电站自动化系统，即输变电控制和保护、广域相量测量、电能计量、信息交互、集中监控等，智能配电环

4、节的经济运行、智能预警、辅助决策、安全控制、设备管理、电能质量、大规模储能、电动汽车变电站等，智能用电环节的售电市场运营、需求侧管理、销售电价执行、供电质量保证、电能计量管理、供电服务等，智能调度环节的实时监控与预警、调度管理、电网运行管理等，信息平台的信息交互与传输等，都需要实时数据信息的传递。而智能电网的数据信息越来越多地采用互联网协议(InternetProtocol,IP)和以太网技术，智能电网内的设备将越来越多地带有IP地址。IP化对电力通信网络安全带来的不利影响。互联网协议(InternetProtocol,IP)是互联网的核心协议。目前广泛使用的互联网

5、协议第4版(InternetProtocolVersion4，IPv4)是在上世纪70年代末期设计的，无论从计算机本身发展还是从互联网规模和网络传输速率来看，IPv4已经很难适应要求。IPv4地址总量为2的32次方个即4,294,967,296，但32位的IPv4地址已远远不够用，专家预计全球IPv4地址资源将于2012年耗尽。采用长度为128位IP地址的互联网协议第6版(InternetProtocolVersion6，IPv6)，能够解决IPv4地址不足的难题，并且在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进。但IPv4向IPv6过渡将是漫

6、长的过程，需要考虑现有的数据通信网向IPv6演进以及安全体系架构问题，以支撑智能电网的建设[6-22]。1IPv6演进1.1数据通信网络支撑智能电网的数据通信网是电力通信网的重要业务网络之一，是电力系统内各种计算机应用系统实现网络化的公共平台，是实现电力信息化、自动化、互动化目标的重要基础。它由国家骨干数据通信网及各网、省地、市的各级数据网络共同组成。主要承载除了调度控制业务外的综合数据业务，即管理调控业务和辅助决策类业务。管理调控业务包括生产类、经营类、管理类、协同办公类等。辅助决策类业务包括战略与规划管理、及生产/经营/管理业务辅助决策系统等。在各种数据业务中，

7、IPv4协议占据了主导地位。所以，面临着向IPv6演进的挑战。1.2数据通信网络IPv6演进数据通信网络从IPv4向IPv6演进过程而言，将包括迁移（Migration）、过渡(Transition)、集成（Integration）、互操作（Interoperation）和长期共存（Co-existence）等过程。从IPv4向IPv6过渡可以划分为4个阶段。第1阶段，以IPv4网络为主体，IPv6网络仅在局部构成中小型网络，即“IPv6孤岛，IPv4海洋”；第2阶段，IPv4网络与IPv6网络并行；第3阶段，以IPv6网络为主体，IPv4网络仅在局部构成中小型