IEC 62351-32023 电力系统管理和相关信息交换.数据和通信安全.第3部分通信网络和系统安全.包括TCPIP的配置文件标准立项发展报告

电力系统管理和相关信息交换数据和通信安全第3部分：通信网络和系统安全包括TCP/IP的配置文件标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PowerSystemsManagementandAssociatedInformationExchange-DataandCommunicationsSecurity-Part3:CommunicationNetworkandSystemSecurity-ProfilesIncludingTCP/IP摘要随着全球能源互联网和智能电网建设的深入推进，电力系统日益依赖于开放、互联的通信网络进行信息交换与控制指令传输，网络与信息安全问题已成为影响电力系统安全稳定运行的关键因素。国际电工委员会（IEC）于2023年6月正式发布IEC62351-3:2023《电力系统管理和相关信息交换数据和通信安全第3部分：通信网络和系统安全包括TCP/IP的配置文件》，该标准是IEC62351系列标准框架下的核心安全配置文件规范，旨在为基于TCP/IP协议的电力通信网络提供明确、可实施的安全配置要求。本标准在上一版基础上，充分吸收了近年来电力信息物理系统安全领域的最新研究成果，细化了传输层安全（TLS）协议配置、证书管理与认证机制等技术要求，并对加密算法套件、密钥交换协议及安全会话建立等核心内容进行了全面更新。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容框架、主要修订要点及国际应用现状，分析了标准与网络安全等级保护制度的衔接关系及其在智能变电站、配电自动化、电力调度数据网等典型场景中的应用路径，并对该标准在新型电力系统建设背景下的发展趋势进行了展望，以期为国内电力行业相关标准制修订和应用实施提供参考。关键词：电力系统管理；数据和通信安全；TCP/IP；安全配置文件；IEC62351；通信网络安全；智能电网Keywords:PowerSystemsManagement;DataandCommunicationSecurity;TCP/IP;SecurityProfiles;IEC62351;CommunicationNetworkSecurity;SmartGrid1.引言电力系统作为国家关键信息基础设施的重要组成部分，其安全性直接关系到国民经济命脉和公众生产生活。近年来，随着信息化、数字化、智能化技术在电力系统中的深度应用，传统相对封闭的电力专用通信网络正加速向开放互联的IP化网络架构转型。这一转型在极大提升系统运行效率和信息共享能力的同时，也带来了日益严峻的网络安全威胁。从2015年乌克兰电网遭受恶意软件攻击导致大面积停电，到近年来针对全球电力基础设施的勒索软件和高级持续性威胁（APT）攻击频发，电力通信网络安全问题已从理论走向现实，成为国际社会共同面临的重大挑战。在此背景下，IEC技术委员会TC57（电力系统管理及信息交换）下设的WG15工作组自2002年起即着手制定IEC62351系列标准，专门针对电力系统数据和通信安全提出系统性技术要求。其中，IEC62351-3作为该系列中针对TCP/IP通信协议栈安全配置的核心标准，为电力系统中基于TCP/IP协议的数据通信提供了明确的安全配置文件和实施方案，是电力行业落实网络安全要求、构建纵深防御体系的重要技术依据。IEC62351-3:2023版本基于2018年第二版进行了系统性修订和更新，以适应日益变化的网络安全威胁环境和不断演进的信息安全技术体系。本报告将从标准立项背景、技术内容框架、主要修订内容、应用价值与发展趋势等维度对该标准进行系统论述。2.标准立项背景与必要性分析2.1电力通信网络IP化转型带来的安全挑战电力系统通信网络正经历从专用协议向标准TCP/IP协议体系的深刻变革。IEC61850标准的广泛应用使得智能变电站内部及变电站间的通信全面转向以太网和TCP/IP架构，配电自动化和用电信息采集系统也大量采用基于IP的通信方式，电力调度数据网更是在全国范围内形成了覆盖各级调度的IP化专用网络。这种IP化转型使得电力通信系统与通用IT系统在技术基础上趋同，也意味着通用IT领域的网络攻击手段可以被低成本地迁移到电力系统中。TCP/IP协议族在设计之初并未充分考虑安全性，其核心协议如IP、TCP、HTTP等均缺乏内建的安全机制，使电力通信面临中间人攻击、会话劫持、数据窃听与篡改等严重威胁。2.2电力系统安全防护体系的标准化需求电力系统的安全运行关系到重大公共利益，其网络安全防护需要建立严格、统一、可审计的技术标准体系。虽然IEC62351-1和IEC62351-2分别从总体框架和术语定义层面提供了指导，IEC62351-4至IEC62351-6分别针对应用层协议、IEC60870-5系列及IEC61850协议提出了安全措施，但上述标准均须依托底层安全传输机制的支撑。IEC62351-3正是填补了这一关键空白，其通过定义基于TLS协议的安全配置文件，为上层各应用安全标准提供了统一的传输安全基础，构成了IEC62351系列标准体系中承上启下的关键枢纽。建立和持续更新这一标准，对于保障整个电力通信安全标准体系的完整性和有效性具有不可替代的作用。2.3国际标准化工作的协调发展需求随着全球能源互联网建设的推进，电力设备国际贸易和跨国电网互联对通信安全标准的统一性提出了更高要求。IEC62351系列标准已被越来越多的国家和地区采纳为国家标准或行业规范，其协调一致性和持续演进性直接关系到国际电力设备互操作性和跨国网络安全协同。与此同时，国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC27在通用信息安全领域制定了ISO/IEC27001、ISO/IEC27032等系列标准，国际电信联盟ITU-T在X.800系列建议中也提出了通用通信安全架构。如何保持IEC62351-3与上述通用安全标准体系的兼容性，同时体现电力行业的特殊需求，是标准修订工作的核心考量之一。3.标准主要内容与技术框架3.1标准的范围与定位IEC62351-3:2023规定了电力系统环境中基于TCP/IP协议通信的安全配置文件，其核心目标是为电力自动化系统和相关信息系统之间经由TCP/IP协议族进行的数据交换提供传输层安全保障。该标准适用于采用TCP/IP协议的各类电力通信场景，包括但不限于变电站内部及站间通信、调度中心与变电站之间通信、分布式能源管理系统通信以及配电自动化系统通信等。作为配置文件类标准，其重点不在于创造全新的安全协议，而在于明确规定如何使用现有成熟安全技术（特别是TLS协议族）来保障电力通信安全，即实现"安全技术的电力行业化配置"。3.2安全架构与TLS配置要求标准明确规定了基于传输层安全（TLS）协议的端到端安全机制，要求通信双方在传输层建立加密和安全认证的会话通道。在具体技术实现上，标准对TLS协议版本选择、密码套件配置、证书格式要求、密钥交换算法等核心安全参数给出了详细规范。值得特别关注的是，2023版标准对早期TLS版本和已知弱密码套件提出了明确的禁用或限制使用要求，推荐采用TLS1.2及以上版本，并支持前向保密（ForwardSecrecy）密钥交换机制。同时，标准还引入了对国产密码算法配合使用的兼容性考量，为各国根据自身需求进行国密化改造预留了接口空间。3.3证书管理与PKI要求证书管理体系是保障通信实体身份可信的核心机制。IEC62351-3在证书管理方面做出了系统性规定，包括证书的格式、证书颁发机构（CA）的结构、证书的生命周期管理（申请、签发、更新、撤销）、证书撤销列表（CRL）的处理以及在线证书状态协议（OCSP）的使用等。特别强调，电力系统中安全关键应用的通信双方在建立会话之前，必须验证对方证书的有效性、完整性和签发链的可信性。该标准同时支持多种证书应用模式，适应集中式PKI体系、分布式PKI体系以及桥接PKI体系等不同的部署场景，为不同规模、不同安全级别的电力通信系统提供了灵活的证书管理方案。3.4安全关联管理与会话安全标准对安全关联的建立、维护和拆除机制进行了详细规定。在会话建立阶段，要求进行双向身份认证，即客户端和服务器均须验证对方身份；在会话维持阶段，对会话超时、密钥更新周期和安全参数协商提出了具体建议；在会话终止阶段，要求安全地关闭会话并清除相关安全上下文。这些规定有效防范了重放攻击和已终止会话的非授权重用，进一步强化了通信过程的整体安全性。3.5一致性测试与合规性要求为保证不同厂商设备之间的互操作性和安全配置的一致落实，IEC62351-3对一致性测试方案做出了明确安排，规定了需要验证的安全功能清单、测试用例设计原则和测试结果判定准则。这一部分内容的完善使得标准的可实施性和可检测性得到显著增强，为电力行业开展设备入网安全检测提供了标准化依据。4.与其他标准和法规的衔接4.1与IEC62351系列标准的内部协调IEC62351-3在IEC62351系列标准体系中处于基础支撑地位。它直接为以下标准提供安全保障基础。首先，IEC62351-4规定了对IEC60870-5-104及TCP/IP应用层协议的安全扩展，其安全机制须依赖于本标准的TLS配置实现传输层保护。其次，IEC62351-6针对IEC61850协议的安全方案也要求依托TLS建立安全通道。此外，IEC62351-7（网络与系统管理）所要求的审计与安全管理功能，也需要基于本标准所建立的证书体系和安全通信机制提供基础数据。标准之间的紧密耦合决定了IEC62351-3的修订将直接影响整个系列标准的协同演进。4.2与通用信息安全标准的兼容在保持电力行业特殊性的同时，IEC62351-3:2023还充分考虑了与通用信息安全标准的兼容性。它在架构设计上与本报告起草单位积极参与的ISO/IEC27001信息安全管理体系标准保持概念一致性，在技术方案上参考了NISTSP800-52（TLS配置指南）的合理要素，与IETFRFC系列（包括RFC5246、RFC8446等TLS协议规范）保持了严格的技术合规性。这种既遵循通用规范又体现行业特性的设计理念，确保了电力行业在利用最新信息安全技术成果的同时，能够满足本行业在实时性、可用性、可靠性方面的独特要求。4.3与中国网络安全法律法规的衔接在中国，该标准的应用实施必须与《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共和国数据安全法》《中华人民共和国个人信息保护法》以及《关键信息基础设施安全保护条例》等法律法规相衔接，同时须落实网络安全等级保护制度（GB/T22239-2019）的技术要求。2023年5月1日正式实施的《电力监控系统安全防护规定》（国家发展改革委令第14号）进一步强化了"安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证"的十六字方针，IEC62351-3所规定的传输层加密和身份认证机制正是"纵向认证"要求的重要技术实现路径之一。5.主要修订内容分析5.1安全机制的强化升级相较于上一版标准，IEC62351-3:2023在安全技术层面进行了多项实质性强化。在协议支持方面，标准明确将TLS1.3纳入推荐配置，充分利用其握手效率更高、安全性能更强的技术优势。在算法要求方面，加强了对老旧算法、弱密钥交换方案的清除力度，明确禁止使用RSA密钥交换、SHA-1签名算法等已被证明存在安全缺陷的技术方案；新增了对国密SM2/SM3/SM4算法的支持接口，提升了标准的国际适用性。在身份认证方面，进一步加强了双向认证的强制性要求，并对证书吊销检查提出更严格的频次要求，显著缩小了证书安全漏洞的利用窗口。5.2应对新型网络安全威胁新版本标准针对近年来电力行业面临的新型网络安全威胁进行了针对性设计。对于供应链攻击风险，强化了对设备身份证书的安全要求，要求支持基于硬件的安全模块（如TPM、安全芯片）存储私钥，有效降低私钥泄露和被提取的风险。对于量子计算威胁，在标准中初步引入了混合密钥交换机制的兼容性考虑，为后续向抗量子密码（PQC）平滑过渡奠定了基础框架。对于高级持续性威胁（APT）和内部威胁，强调了对证书生命周期全流程管理的高要求，并要求传输安全机制与安全审计功能实现联动配合，为事后追踪溯源提供了技术支撑。5.3可用性与互操作性改进在提升安全性的同时，新版本也注重改善标准的可用性。通过对安全功能分级分类，使不同安全需求的系统可以根据实际情况选择合适的配置方案；简化了部分复杂流程，降低了工程实施的复杂度；增加与泛在电力物联网、5G通信等新场景的技术适配性说明，扩展了标准的适用范围和指导价值。6.主要起草单位介绍本标准由国际电工委员会IECTC57（电力系统管理及信息交换）技术委员会WG15工作组牵头制定。WG15工作组系IECTC57下专门负责电力系统数据和通信安全的工作组，其成员由来自各成员国电力企业、设备制造企业、科研机构和标准化组织的专家学者构成，具有广泛的国际代表性。其中有突出贡献的成员之一是来自德国的西门子股份公司（SiemensAG），该公司在电力通信安全领域拥有数十年的深厚技术积累和大量工程实践经验，其专家长期深度参与WG15工作组的各项标准制修订工作，拥有丰富的国际标准化工作经验。西门子专家在IEC62351-3:2023的修订过程中承担了若干关键技术草案的起草和编辑工作，尤其是在TLS配置文件的细化以及一致性测试规范的完善方面，西门子专家凭借其在工业通信安全领域的技术积累，为该标准的修订提供了有力的技术支撑。此外，来自中国电力科学研究院的专家也积极参与了标准修订的讨论和意见反馈工作，中国专家基于国内电力监控系统安全防护的实践经验和相关标准研究成果，就密码算法的兼容性和证书管理机制等问题提出了一系列有价值的修改建议，部分建议已被标准文本采纳，这反映了中国在电力网络安全领域的研究成果和实践经验正在获得国际同行的广泛认可。7.应用现状与发展趋势7.1国际应用现状截至目前，IEC62351-3已被全球多个国家和地区采纳或参考。在欧洲，欧盟网络安全局（ENISA）在能源行业网络安全指导文件中推荐采用该系列标准；北美电力可靠性公司（NERC）制定的CIP（关键基础设施保护）标准在技术实现层面也参考了IEC62351系列的安全配置理念。在亚洲，日本、韩国等国在智能电网建设中已将IEC62351-3纳入技术规范体系。IEC62351系列已于2017年被中国等同采用为GB/T36572系列国家标准，IEC62351-3的技术内容在电力行业相关标准文件中亦得到广泛应用和参考，成为电力监控系统安全防护标准体系的重要组成部分。7.2新型电力系统建设背景下的发展展望展望未来，IEC62351-3的发展将面临新的机遇与挑战。在新型电力系统建设背景下，海量分布式新能源、储能系统、电动汽车充电设施的大规模接入使得电力通信网络的边界显著扩大，IT/OT深度融合使得传统物理隔离的安全边界逐渐模糊，这对传输层安全配置提出了更高的灵活性和可扩展性要求。与此同时，零信任安全架构理念在电力行业的逐步落地，也要求IEC62351-3在持续认证、细粒度访问控制、微隔离等方向上进行适应性演进。此外，量子计算的发展和应用将对现有公钥密码体系构成根本性挑战，IEC62351-3需要密切跟踪抗量子密码标准化的国际进展，适时引入PQC算法迁移路径。5G通信技术拓展了电力系统的通信方式，但5G网络的新架构、新技术也给安全配置提出了新的适配要求。随着TSN（时间敏感网络）技术在电力实时控制场景中的应用前景逐步显现，未来IEC62351-3或需在保障高实时性约束下的安全性能优化方面开展进一步研究。8.结论IEC62351-3:2023作为电力系统TCP/IP通信安全领域的核心配置文件标准，为电力行业构建安全可信的IP化通信基础设施提供了重要的技术指南。该标准在延续既有框架体系的基础上，充分吸收近年来网络安全技术和电力行业实践经验的最新成果，在TLS安全配置、证书管理、算法优化、互操作性等方面实现了系统升级，在强化安全防护能力的同时显著提升了标准的实用性。在全球能源数字化转型和新型电力系统加速建设的历史性交汇期，该标准的发布与实施对于提升电力系统网络安全防护水平、保障电力基础设施安全