本發(fā)明涉及一種適用于電力無線專網(wǎng)終端的安全防護性能測評方法，屬于電力通信網(wǎng)信息安全防護測評技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

終端通信接入網(wǎng)（以下簡稱“接入網(wǎng)”）是電力系統(tǒng)骨干通信網(wǎng)絡(luò)的延伸，提供配電與用電業(yè)務(wù)終端同電力骨干通信網(wǎng)絡(luò)的連接。接入網(wǎng)采用多種通信技術(shù)，由10千伏接入網(wǎng)和0.4千伏接入網(wǎng)兩部分組成。10千伏接入網(wǎng)承載配電自動化接入通信、用電信息采集遠程通信、電動汽車充電站（樁）通信、分布式電源接入通信等業(yè)務(wù)，0.4千伏接入網(wǎng)承載用電信息采集本地通信、光纖到戶等業(yè)務(wù)。接入網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)具有點多面廣、接入情況復(fù)雜的特點。

隨著業(yè)務(wù)終端規(guī)模迅速增長，隨著分布式電源、電動汽車充電站（樁）等新興業(yè)務(wù)快速發(fā)展，對終端的接入方式、接入網(wǎng)的組網(wǎng)方式和運行方式都產(chǎn)生了新的需求；隨著信息化與工業(yè)化的融合，智能電網(wǎng)一次、二次設(shè)備智能化程度提升，無線通信等新技術(shù)迅猛發(fā)展，接入網(wǎng)面臨的安全風(fēng)險增加，信息安全形勢日益嚴峻。

首先，電力無線通信終端通常部署戶外配電箱或居民樓道，容易遺失或被違法分子惡意竊取。通過模擬電力規(guī)約數(shù)據(jù)等手段，導(dǎo)致無線專網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以被第三方假冒或修改，或造成敏感業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)泄漏。

其次，如果lte電力終端物理防護措施較弱，存在通過破解usim卡進而仿冒無線通信終端接入無線通信系統(tǒng)的風(fēng)險。現(xiàn)有研究工作已證明多數(shù)usim卡可通過側(cè)信道攻擊方法進行復(fù)制，從而可偽造相同的終端連入到epcevolvedpacketcore，演進的分組核心網(wǎng)）中，進一步威脅主站的安全性，當epc設(shè)備配置不當時，終端設(shè)備間可互相訪問，進一步威脅其它終端設(shè)備的安全性。

此外，電力無線通信終端還存在一些風(fēng)險點，如通過社工手段獲取無線通道的接入點，入侵公司通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)；非法終端通過接入含有合法usim卡的合法通信模組，入侵公司通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)；非法終端通過接入合法業(yè)務(wù)終端，入侵公司通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)等等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用于電力無線專網(wǎng)終端的安全防護性能測評方法，通過對任何接入網(wǎng)的電力無線終端開展安全防護性能測試，杜絕可能存在的安全威脅，提高電力無線終端的安全健壯性，有力管控電力工控業(yè)務(wù)安全。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于電力無線專網(wǎng)終端的安全防護性能測評方法，包括以下步驟：

1）構(gòu)建終端安全防護性能測評系統(tǒng)，包括終端、若干個基站、交換機、一臺安全加密網(wǎng)關(guān)、核心網(wǎng)、網(wǎng)管服務(wù)器、網(wǎng)管客戶端和安全接入平臺；其中，終端與基站相連，基站與交換機相連，交換機與安全加密網(wǎng)關(guān)相連，安全加密網(wǎng)關(guān)與核心網(wǎng)相連，網(wǎng)管服務(wù)器和網(wǎng)管客戶端都與交換機連接，交換機與安全接入平臺相連，安全接入平臺接入信息內(nèi)網(wǎng)；

所述終端安全防護性能測評系統(tǒng)的各設(shè)備間的通信過程為：

1-1）終端將uu口數(shù)據(jù)通過空口發(fā)送給與之相連的基站；uu口控制面已具備加密和完整性保護，uu口用戶面具備加密保護，而uu口用戶面的完整性保護由應(yīng)用層協(xié)議實現(xiàn)；

1-2）基站將從uu口收到的數(shù)據(jù)通過s1接口經(jīng)s5700交換機上傳至安全加密網(wǎng)關(guān)；采用證書認證的ipsec保護該段鏈路上的s1接口數(shù)據(jù)；

1-3）安全加密網(wǎng)關(guān)將從s1接口接收到的數(shù)據(jù)終結(jié)ipsec保護后發(fā)送至主核心網(wǎng)；

1-4）主核心網(wǎng)將來自s1接口的數(shù)據(jù)通過sgi接口，經(jīng)s5700交換機發(fā)送至安全接入平臺；

1-5）安全接入平臺將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流終結(jié)安全保護后，送往信息內(nèi)網(wǎng)直至業(yè)務(wù)主站；

2）執(zhí)行惡意竊取usim卡接入測試，測試在usim卡失竊后，是否可通過4g終端設(shè)備接入基站，訪問和嗅探主站上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；

3）執(zhí)行非法復(fù)制usim卡接入測試，測試多個擁有相同usim卡的終端能否連入到同一基站中，以及終端之間可否互相訪問；

4）執(zhí)行采取社工手段通過非法usim卡接入測試，測試終端接入公司無線通信網(wǎng)絡(luò)后，是否能夠正常通信，無線通道是否設(shè)置用戶身份認證；

5）執(zhí)行非法終端通過合法usim卡及通信模組接入測試；

6）執(zhí)行非法終端通過合法業(yè)務(wù)終端接入測試。

前述的核心網(wǎng)包括主核心網(wǎng)和備核心網(wǎng)，在主核心網(wǎng)故障時，才啟用備核心網(wǎng)。

前述的步驟1）構(gòu)建終端安全防護性能測評系統(tǒng)，還在業(yè)務(wù)層增加了終端安全加密芯片與安全接入平臺之間的端到端安全認證、加密保護機制。

前述的步驟2）執(zhí)行惡意竊取usim卡接入測試，采用步驟1）所構(gòu)建的終端安全防護性能測評系統(tǒng)，同時還需要準備usim卡1張，支持td-lte電力無線專網(wǎng)1.8ghz和230mhz頻段的4g無線路由器1臺；測試方法為：在網(wǎng)管上配置基站允許usim卡接入訪問，將usim卡插入到4g無線路由器中，啟動4g無線路由器連接基站，將筆記本連接到4g無線路由器上，在筆記本上訪問主站系統(tǒng)，測試與主站系統(tǒng)的連通性，用端口掃描、安全性測試工具捕獲主站的指紋特征、服務(wù)開啟、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

前述的步驟3）執(zhí)行非法復(fù)制usim卡接入測試，采用步驟1）所構(gòu)建的終端安全防護性能測評系統(tǒng)，同時還需要準備usim讀寫卡器1個，可多次寫入的usim空卡2張，支持td-lte電力無線專網(wǎng)1.8ghz和230mhz頻段的4g路由器1臺；

測試方法為：生成多張密鑰值均相同的usim卡，將生成的usim卡插入到多個終端中，同時配置基站允許該usim卡終端連入網(wǎng)絡(luò)，并連接多個正常終端，使得每個終端的usim與其余終端的不同，在任一終端上，嘗試連接主站和終端，測試其連通性。

前述的步驟4）執(zhí)行采取社工手段通過非法usim卡接入測試，采用步驟1）所構(gòu)建的終端安全防護性能測評系統(tǒng)，同時還需要準備usim卡1個；

測試方法為：詢問被測試網(wǎng)絡(luò)的接入點ip地址或域名，任取usim卡一張并放置在終端中；在不輸入用戶名和密碼的情況下，將終端的無線接入點設(shè)置為被測網(wǎng)絡(luò)的接入點，查看是否能夠正常通信；如果能夠正常獲取地址，利用nmap工具探測同c段或b段網(wǎng)絡(luò)中是否存在存活的設(shè)備；如果成功發(fā)現(xiàn)存活設(shè)備，查看是否存在開放的服務(wù)，并嘗試進行登錄訪問；查看無線接入點是否設(shè)置認證用戶名和密碼。

前述的步驟5）執(zhí)行非法終端通過合法usim卡及通信模組接入測試，采用步驟1）所構(gòu)建的終端安全防護性能測評系統(tǒng)，同時還需要準備usim卡1個；

測試方法為，將終端接入合法通信模組，查看是否能夠正常通信；如果能夠正常獲取地址，利用nmap工具探測同c段或b段網(wǎng)絡(luò)中是否存在存活的設(shè)備；如果成功發(fā)現(xiàn)存活設(shè)備，查看是否存在開放的服務(wù)，并嘗試進行登錄訪問。

前述的步驟6）執(zhí)行非法終端通過合法業(yè)務(wù)終端接入測試，采用步驟1）所構(gòu)建的終端安全防護性能測評系統(tǒng)，同時還需要準備usim卡1個；

測試方法為，將終端接入配電終端或集中器，查看是否能夠正常通信，或是否可采取手段配置配電終端或集中器進而正常通信；如果能夠正常獲取地址，利用nmap工具探測同c段或b段網(wǎng)絡(luò)中是否存在存活的設(shè)備；如果成功發(fā)現(xiàn)存活設(shè)備，查看是否存在開放的服務(wù)，并嘗試進行登錄訪問。

本發(fā)明的有益效果為：

1）本發(fā)明方法可以針對電力無線專網(wǎng)終端存在的安全風(fēng)險進行全面評測，增強電力無線專網(wǎng)終端安全防護的管控能力，有力保護了大電網(wǎng)工控業(yè)務(wù)的信息安全；

2）本發(fā)明方法簡單實用，易于實施。

附圖說明

圖1為本發(fā)明搭建的無線專網(wǎng)測試環(huán)境架構(gòu)。

具體實施方式

下面對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

在進行電力無線專網(wǎng)終端安全防護性能的測評之前，首先按照圖1搭建無線專網(wǎng)測試環(huán)境，包括終端、若干個基站(圖中的enb530-1—enb530-n)，交換機（本發(fā)明采用s5700），一臺安全加密網(wǎng)關(guān)（本發(fā)明采用ar2220），核心網(wǎng)（本發(fā)明采用escn230），網(wǎng)管服務(wù)器eomc910server，網(wǎng)管客戶端eomc910client，安全接入平臺(本發(fā)明采用nariusap3000-ag)，其中，終端與基站相連，基站與交換機相連，交換機與安全加密網(wǎng)關(guān)相連，安全加密網(wǎng)關(guān)與核心網(wǎng)相連，網(wǎng)管服務(wù)器和網(wǎng)管客戶端都與交換機連接，交換機與安全接入平臺nariusap3000-ag相連，安全接入平臺接入信息內(nèi)網(wǎng)。其中，核心網(wǎng)包括主核心網(wǎng)escn230主和備核心網(wǎng)escn230備，在主核心網(wǎng)故障時，才啟用備核心網(wǎng)。網(wǎng)管服務(wù)器是為網(wǎng)管客戶端提供服務(wù)，存儲了許多設(shè)備狀態(tài)信息、網(wǎng)管登錄用戶信息等。

值得注意的是，本發(fā)明中各設(shè)備采用上述型號，但是所有的設(shè)備型號并不唯一限定，不同廠家的設(shè)備雖然型號不同，但是只要滿足該網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)就可以完成類似的測試，因為，不同廠家基站、核心網(wǎng)、終端、交換機等功能是一致的，都是遵循相同的國際技術(shù)標準。

所有設(shè)備間互聯(lián)及數(shù)據(jù)流加密處理流程如下所述，其中，箭頭指向的①—⑦表示數(shù)據(jù)流向：

①：終端將uu口(universalusertonetworkinterface,實現(xiàn)用戶終端到基站的網(wǎng)絡(luò)接口)數(shù)據(jù)通過空口發(fā)送給基站；uu口控制面已具備加密和完整性保護，uu口用戶面具備加密保護，而uu口用戶面的完整性保護由應(yīng)用層協(xié)議實現(xiàn)；

②和③：基站將從uu口收到的數(shù)據(jù)通過s1接口(基站與核心網(wǎng)之間的通信接口)經(jīng)s5700交換機上傳至安全加密網(wǎng)關(guān)ar2220；采用證書認證的ipsec保護該段鏈路上的s1接口數(shù)據(jù)；

④：安全加密網(wǎng)關(guān)ar2220將從s1接口接收到的數(shù)據(jù)終結(jié)ipsec保護后發(fā)送至主核心網(wǎng)；由于在無線專網(wǎng)機房內(nèi)，安全加密網(wǎng)關(guān)ar2220與核心網(wǎng)部署于同一機柜內(nèi)(即屬于同一信任區(qū)域內(nèi))，不跨越信任邊界，因此不額外增加更多的安全措施；

⑤和⑥：主核心網(wǎng)將來自s1接口的數(shù)據(jù)通過sgi接口(服務(wù)網(wǎng)關(guān)與外部互聯(lián)網(wǎng)之間的通信接口)，經(jīng)s5700交換機發(fā)送至安全接入平臺nariusap3000-ag；主核心網(wǎng)、s5700交換機與安全接入平臺nariusap3000-ag部署于同一機柜內(nèi)(即屬于同一信任區(qū)域內(nèi))，不跨越信任邊界，因此不額外增加更多的安全措施；

⑦：安全接入平臺nariusap3000-ag將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流終結(jié)安全保護后，送往信息內(nèi)網(wǎng)直至業(yè)務(wù)主站。

除以上①-⑦電力業(yè)務(wù)流管道層面安全配置策略以外，在業(yè)務(wù)層還增加了終端安全加密芯片與安全接入平臺nariusap3000-ag之間的端到端安全認證、加密保護機制，實現(xiàn)了電力業(yè)務(wù)的安全縱深防御。

具體測評方法按照如下步驟操作：

1）執(zhí)行惡意竊取usim卡接入測試，測試在usim卡失竊后，是否可通過4g終端設(shè)備接入基站，訪問和嗅探主站上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。本測試按圖1所示架構(gòu)進行連接并通信，同時還需要準備usim卡1張，4g無線路由器1臺，支持td-lte電力無線專網(wǎng)1.8ghz和230mhz頻段。測試方法為：在網(wǎng)管上配置基站允許usim卡接入訪問，將usim卡插入到4g無線路由器中，啟動4g無線路由器連接基站，將筆記本連接到4g無線路由器上，在筆記本上訪問主站系統(tǒng)，測試與主站系統(tǒng)的連通性，用端口掃描、安全性測試工具捕獲主站的指紋特征、服務(wù)開啟、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。

如果終端是安全的，則測試結(jié)果為：原cpe終端，可正常接入網(wǎng)絡(luò)，注冊燈閃爍，登錄cpe可ping通核心網(wǎng)交換機。嘗試將兩臺cpe的usim卡交換，發(fā)現(xiàn)注冊燈長亮，設(shè)備無法注冊入網(wǎng)，登錄cep后無法ping通核心網(wǎng)交換機。

2）執(zhí)行非法復(fù)制usim卡接入測試，測試多個擁有相同usim卡的終端能否連入到同一基站中，以及終端之間可否互相訪問。本測試按圖1所示架構(gòu)進行連接并通信，同時還需要準備usim讀寫卡器1個，可多次寫入的usim空卡2張，4g路由器1臺，支持td-lte電力無線專網(wǎng)1.8ghz和230mhz頻段。

測試方法為：生成多張密鑰值均相同的usim卡，將生成的usim卡插入到多個測試終端中，同時配置基站允許該usim卡終端連入網(wǎng)絡(luò)，并連接多個正常終端，使得每個終端的usim與其余終端的不同。在任一測試終端上，嘗試連接主站和終端，測試其連通性。

如果終端是安全的，則測試結(jié)果為：復(fù)制的usim卡插入其他cpe終端之后，無法接入核心網(wǎng)。

3）執(zhí)行采取社工手段通過非法usim卡接入測試，測試無線終端接入公司無線通信網(wǎng)絡(luò)后，是否能夠正常通信，無線通道是否設(shè)置用戶身份認證。本測試按圖1所示架構(gòu)進行連接并通信，同時還需要準備usim卡1個。

測試方法為：詢問被測試網(wǎng)絡(luò)的接入點ip地址或域名，任取usim卡一張并放置在終端中。在不輸入用戶名和密碼的情況下，將終端的無線接入點設(shè)置為被測網(wǎng)絡(luò)的接入點，查看是否能夠正常通信。如果能夠正常獲取地址，利用nmap工具探測同c段或b段網(wǎng)絡(luò)中是否存在存活的設(shè)備。如果成功發(fā)現(xiàn)存活設(shè)備，查看是否存在開放的服務(wù)，并嘗試進行登錄訪問。查看無線接入點是否設(shè)置認證用戶名和密碼。

如果終端是安全的，則測試結(jié)果為：任取usim卡插入終端后，不做配置無法注冊入網(wǎng)，無法獲取地址。

4）執(zhí)行非法終端通過合法usim卡及通信模組接入測試，本測試按圖1所示架構(gòu)進行連接并通信，同時還需要準備usim卡1個。

測試方法為，將終端接入合法通信模組，查看是否能夠正常通信。如果能夠正常獲取地址，利用nmap工具探測同c段或b段網(wǎng)絡(luò)中是否存在存活的設(shè)備。如果成功發(fā)現(xiàn)存活設(shè)備，查看是否存在開放的服務(wù)，并嘗試進行登錄訪問。

如果終端是安全的，則測試結(jié)果為終端提供網(wǎng)口模塊接入，使用筆記本測試終端連接網(wǎng)口后，無法直接自動獲取ip地址，需配置ip才可以與cpe進行通信，但是無法訪問核心網(wǎng)交換機，無法對其b段進行探測。

5）執(zhí)行非法終端通過合法業(yè)務(wù)終端接入測試，本測試按圖1所示架構(gòu)進行連接并通信，同時還需要準備usim卡1個。測試非法終端接入配電終端或集中器后，是否能夠正常通信，能否進一步攻擊業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

測試方法為，將終端接入配電終端或集中器，查看是否能夠正常通信，或是否可采取手段配置配電終端或集中器進而正常通信。如果能夠正常獲取地址，利用nmap工具探測同c段或b段網(wǎng)絡(luò)中是否存在存活的設(shè)備。如果成功發(fā)現(xiàn)存活設(shè)備，查看是否存在開放的服務(wù)，并嘗試進行登錄訪問。

如果終端是安全的，則測試結(jié)果為：將接入集中器的網(wǎng)線接入到筆記本測試終端上，并按照集中器上顯示的ip和mac地址配置筆記本，則筆記本可以與主站進行通信，無法探測其他cpe，但可以掃描主站附近設(shè)備。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。