| name | performing-power-grid-cybersecurity-assessment |
| description | 本技能涵盖对电力电网基础设施进行网络安全评估，包括发电设施、输电变电站、配电系统和能源管理系统（EMS）控制中心。涉及NERC CIP合规性验证、变电站自动化安全、IEC 61850协议分析、同步相量（PMU）网络安全，以及Industroyer/CrashOverride等攻击所展示的针对电网运营的独特威胁格局。
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| domain | cybersecurity |
| subdomain | ot-ics-security |
| tags | ["ot-security","ics","scada","industrial-control","iec62443","nerc-cip","power-grid","substation"] |
| version | 1.0.0 |
| author | mahipal |
| license | Apache-2.0 |
执行电力电网网络安全评估
适用场景
- 根据NERC CIP要求对电力电网设施进行定期网络安全评估时
- 评估使用IEC 61850 GOOSE和MMS协议的变电站自动化系统时
- 评估能源管理系统（EMS）或SCADA控制中心的安全性时
- 评估同步相量（PMU）网络和广域监测系统时
- 准备区域实体合规审计或内部安全审查时
不适用于低于NERC注册门槛的非BES系统、无电网专项知识的通用OT评估（参见performing-ot-network-security-assessment），或无网络范围的发电设施物理安全评估。
前置条件
- 了解电力电网架构（发电、输电、配电）
- 熟悉NERC CIP标准和BES网络系统分类
- 掌握电网协议知识（IEC 61850、IEC 60870-5-104、DNP3、ICCP/TASE.2）
- 用于变电站网络流量分析的被动监控工具
- 能够访问EMS/SCADA架构文档和网络图
工作流程
步骤 1：映射电力电网网络架构
识别并记录所有支持电网运营的网络系统，包括EMS、SCADA、变电站自动化和通信基础设施。
facility_type: "区域输电组织控制中心"
ems_systems:
primary_ems:
vendor: "GE Grid Solutions"
product: "EMS/SCADA (原XA/21)"
functions:
- "状态估计"
- "自动发电控制（AGC）"
- "安全约束经济调度"
- "应急分析"
protocols:
- "ICCP/TASE.2（控制中心间）"
- "DNP3（变电站RTU轮询）"
- "IEC 60870-5-104（变电站轮询）"
backup_control_center:
location: "地理分散的备用站点"
sync_method: "实时数据库镜像"
switchover_time: "< 5分钟"
substation_automation:
count: 145
system_types:
- vendor: "ABB"
product: "RTU560"
protocol: "DNP3 over TCP/IP"
count: 85
- vendor: "SEL"
product: "SEL-3530 RTAC"
protocol: "IEC 61850 MMS + GOOSE"
count: 40
步骤 2：评估变电站自动化安全性
评估基于IEC 61850的变电站自动化的协议安全性、访问控制和网络分段。
"""电力电网变电站安全评估器。
评估基于IEC 61850的变电站自动化系统安全性，
包括GOOSE消息传递、MMS客户端/服务器和
网络架构。
"""
import json
import sys
from dataclasses import dataclass, field, asdict
from datetime import datetime
@dataclass
class SubstationFinding:
finding_id: str
severity: str
category: str
title: str
description: str
affected_systems: list
nerc_cip_ref: str
iec_62351_ref: str
remediation: str
class SubstationAssessment:
"""评估变电站自动化系统的网络安全。"""
def __init__(self, substation_name):
self.name = substation_name
self.findings = []
self.counter = 1
def assess_iec61850_security(self, config):
"""评估IEC 61850协议安全性。"""
if not config.get("goose_authentication"):
self.findings.append(SubstationFinding(
finding_id=f"SUB-{self.counter:03d}",
severity="critical",
category="协议安全",
title="IEC 61850 GOOSE消息缺乏认证",
description=(
),
affected_systems=config.get(, []),
nerc_cip_ref=,
iec_62351_ref=,
remediation=(
),
))
.counter +=
config.get():
.findings.append(SubstationFinding(
finding_id=,
severity=,
category=,
title=,
description=(
),
affected_systems=config.get(, []),
nerc_cip_ref=,
iec_62351_ref=,
remediation=,
))
.counter +=
config.get():
.findings.append(SubstationFinding(
finding_id=,
severity=,
category=,
title=,
description=(
),
affected_systems=[],
nerc_cip_ref=,
iec_62351_ref=,
remediation=(
),
))
.counter +=
():
config.get():
.findings.append(SubstationFinding(
finding_id=,
severity=,
category=,
title=,
description=(
),
affected_systems=[],
nerc_cip_ref=,
iec_62351_ref=,
remediation=(
),
))
.counter +=
():
report = []
report.append( * )
report.append()
report.append()
report.append( * )
sev [, , , ]:
findings = [f f .findings f.severity == sev]
findings:
report.append()
f findings:
report.append()
report.append()
report.append()
report.append()
.join(report)
__name__ == :
assessment = SubstationAssessment()
assessment.assess_iec61850_security({
: ,
: ,
: ,
: [, , ],
: [, ],
})
assessment.assess_remote_access({
: ,
})
(assessment.generate_report())
核心概念
| 术语 | 定义 |
|---|
| IEC 61850 | 变电站通信网络和系统的国际标准，使用GOOSE进行保护信令，使用MMS进行SCADA数据传输 |
| GOOSE | 通用面向对象变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event）——IED间快速点对点保护信令的多播协议（< 4ms跳闸时间） |
| MMS | 制造消息规范（Manufacturing Message Specification）——用于读写IED数据和操作断路器的客户端/服务器协议 |
| IEC 62351 | 电力系统通信协议安全标准系列，为IEC 61850、DNP3和IEC 104提供认证和加密 |
| ICCP/TASE.2 | 控制中心间通信协议（Inter-Control Center Communications Protocol），用于不同电力公司控制中心之间的数据交换 |
| 同步相量（PMU） | 相量测量单元（Phasor Measurement Unit），以每秒30-60个采样的频率提供时间同步的电压/电流测量，用于广域监测 |
工具和系统
- Dragos Platform: OT安全平台，具有针对电网攻击组织（ELECTRUM、KAMACITE）的专项威胁情报
- SEL-3620以太网安全网关: 提供加密、访问控制和入侵检测的变电站安全设备
- GRIDsure: 爱达荷国家实验室开发的电力电网网络安全评估框架
- Wireshark with IEC 61850 Dissector: 用于变电站GOOSE和MMS流量的协议分析
输出格式
电力电网网络安全评估报告
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设施: [名称和类型]
NERC注册: [实体ID]
BES影响评级: [高/中/低]
变电站发现: [N]
EMS/SCADA发现: [N]
通信发现: [N]
NERC CIP合规性:
CIP-002: [状态]
CIP-005: [状态]
CIP-007: [状态]
