IEC 62351-92023 电力系统管理和相关信息交换.数据和通信安全.第9部分电力系统设备的网络安全密钥管理标准立项发展报告

IEC62351-9:2023《电力系统管理和相关信息交换数据和通信安全第9部分：电力系统设备的网络安全密钥管理》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PowerSystemsManagementandAssociatedInformationExchange-DataandCommunicationsSecurity-Part9:CyberSecurityKeyManagementforPowerSystemEquipment摘要随着全球能源转型的深入推进和新型电力系统的加速构建，电力系统数字化、智能化程度日益提升，电力系统设备从传统的封闭专网环境逐步走向开放式、互联化的信息物理融合环境。在此背景下，电力系统设备的网络安全防护已成为保障电网安全稳定运行的关键基础，而密码密钥管理作为网络安全防护体系的信任基石，其标准化需求尤为迫切。IEC62351-9:2023《电力系统管理和相关信息交换数据和通信安全第9部分：电力系统设备的网络安全密钥管理》由国际电工委员会（IEC）第57技术委员会（TC57）制定发布，是IEC62351系列标准在数据和通信安全领域的重要组成。该标准为电力系统设备在全生命周期内提供了系统化、分层次的密钥管理框架，涵盖密钥的生命周期管理、密钥层次结构、密钥类型与用途、不同应用场景下的密钥管理要求、以及与公钥基础设施（PKI）的集成等核心内容。本报告对该标准的立项背景、适用范围、核心技术框架、主要参与单位及未来发展趋势进行系统阐述与分析，旨在为国内电力行业网络安全标准化建设、电力设备安全合规检测及相关技术研发提供参考与借鉴。关键词：电力系统；数据和通信安全；密码密钥管理；IEC62351-9；网络安全；标准化Keywords:PowerSystems;DataandCommunicationsSecurity;CryptographicKeyManagement;IEC62351-9;CyberSecurity;Standardization一、引言1.1立项背景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家安全、经济发展和社会稳定。近年来，随着全球范围内针对电力系统的网络攻击事件频发——从2015年乌克兰电网遭遇恶意软件攻击导致大规模停电，到2016年乌克兰基辅地区再次遭受攻击，再到各国电力基础设施频繁遭受勒索软件、供应链攻击等新型威胁——电力系统网络安全已从技术议题上升为国家安全战略议题。密码技术是网络安全防护的核心支撑技术，而密钥管理则是密码技术有效发挥作用的根本保障。密钥管理涉及密钥的生成、分发、存储、更新、撤销、销毁等全生命周期环节，任何一个环节的薄弱都可能使整个密码防护体系形同虚设。在电力系统环境中，设备种类繁多、部署环境复杂、运行周期长（通常可达15至20年），加之大量存量设备缺乏足够的安全计算资源和存储能力，这使得通用信息技术领域的密钥管理方案难以直接适用于电力行业，亟需针对电力系统设备特定需求的专用标准进行规范。1.2标准定位IEC62351是国际电工委员会下属技术委员会TC57（Powersystemsmanagementandassociatedinformationexchange，电力系统管理及信息交换）制定的关于电力系统数据与通信安全的核心系列标准。该系列标准涵盖电力系统通信协议的安全防护要求，是目前国际上关于电力系统信息安全的权威标准体系，被全球众多国家和地区的电力行业广泛采用。IEC62351-9:2023为该系列的第9部分，于2023年6月6日正式发布，取代了此前2017年的第一版（IEC62351-9:2017）。该标准的制定旨在为电力系统设备（包括变电站自动化系统中的继电保护装置、测控装置、智能终端、站控层设备，以及配电自动化终端、新能源发电控制设备等各类电力信息系统中的设备）提供一套统一、完善的网络安全密钥管理规范，确保电力系统设备中使用的密码密钥在其整个生命周期内具备可用性、完整性、机密性和真实性保障。该标准与IEC62351系列中的其他部分（如IEC62351-3关于传输层安全、IEC62351-4关于应用层安全、IEC62351-6关于IEC61850的安全等）相互配合，共同构建立体化的电力系统通信安全防护体系。二、标准范围与核心技术内容2.1标准适用范围IEC62351-9:2023适用于电力系统运行环境中各类设备和系统的密码密钥管理，涵盖但不限于以下设备类型：-变电站自动化系统中的保护、测量、控制、监控设备；-配电自动化系统终端设备；-发电厂控制系统设备（包括常规发电和新能源发电）；-电力调度自动化系统相关设备；-用电信息采集系统终端设备；-电力系统中使用的通信网关、智能电子设备（IED）等。该标准既适用于新建电力系统设备的安全设计，也适用于存量设备的安全改造与升级，同时为电力系统设备制造商、系统集成商、电力运营企业和第三方安全检测评估机构提供统一的技术依据。2.2密钥管理框架标准确立了一套基于分层密钥结构的系统化密钥管理框架。在该框架中，密钥被划分为不同的层级，各层级密钥之间形成严格的保护与被保护关系。具体而言，顶层密钥（如根密钥或主密钥）受到硬件安全模块（HSM）或安全芯片的最高级别保护，用于保护下层密钥的安全分发和存储；下层密钥（如会话密钥、数据加密密钥等）用于实际的数据保护操作。这种分层设计有效缩小了高安全等级密钥的使用范围，降低了密钥泄露带来的影响面，同时也在安全强度与系统性能之间取得了合理平衡。2.3密钥类型与用途标准对电力系统设备中使用的各类密钥进行了系统分类，主要类型包括：非对称密钥对（用于数字签名、密钥协商和身份认证）、对称加密密钥（用于数据加密保护和消息认证）、完整性校验密钥（用于消息认证码计算）以及派生密钥（用于从共享秘密派生特定用途的密钥）等。标准针对每种密钥类型明确了适用的密码算法要求、最小密钥长度要求、使用场景和限制条件，并参照国际密码技术发展现状，对不同安全等级下的算法选择给出了明确指引。2.4密钥生命周期管理密钥的生命周期管理是IEC62351-9:2023的核心内容。标准对密钥从产生到销毁的全部环节提出了系统性要求：（1）密钥生成：要求采用符合相关标准的密码学安全随机数生成器（CSPRNG），生成的密钥需具备足够的熵以保证不可预测性。标准规定，在可行的情况下应优先在硬件安全模块或安全芯片内部完成密钥生成，确保私钥或秘密密钥材料不以明文形式暴露于安全边界之外。（2）密钥分发与安装：规定了安全分发通道的建立方式，包括利用预置的根证书进行双向认证、采用密钥传输协议（如基于PKCS#7或CMS的封装）以及安全导入导出机制。对于出厂阶段的初始密钥注入，标准要求采用受控的安全流程，确保设备在生产、运输、安装调试各环节中密钥信息不泄露。（3）密钥存储：密钥存储是电力设备密钥管理中面临的实际难点。标准针对不同安全等级的设备提供了分级的存储要求：高安全等级设备应使用硬件安全模块或安全芯片存储私钥和秘密密钥；中等级别设备可采用软件加密存储方案，但需满足密钥加密保护的相关技术要求；对于资源受限的简单设备，也规定了最低限度的安全存储要求。（4）密钥更新与轮换：标准要求设备具备完善的密钥更新机制，能够支持定期轮换与紧急更新两种场景。更新过程需确保新密钥的安全传递和旧密钥的安全退役，同时将更新操作对设备可用性的影响降至最低。（5）密钥撤销与销毁：当设备被停运、退役或密钥疑似泄露时，必须执行严格的密钥撤销与销毁流程。标准要求设备支持安全的密钥删除功能，确保存储介质中的敏感密钥材料无法被恢复。对于已撤销的证书和密钥，标准还要求记录相关审计日志以备追溯。2.5公钥基础设施集成IEC62351-9:2023在原有基础上进一步强化了与公钥基础设施（PKI）的集成要求。标准规定了电力系统设备从证书颁发机构（CA）申请数字证书的流程、证书的格式要求（遵循IETFRFC5280）、证书的更新与撤销机制（包括证书撤销列表CRL和在线证书状态协议OCSP），以及设备对CA证书链的信任锚管理。针对电力系统中存在大量异构设备的现实情况，标准还定义了轻量级的证书管理方案，以适应计算和存储资源受限的嵌入式设备的需求。三、标准修订升级要点IEC62351-9:2023作为对2017年第一版的修订升级，在核心技术演进和内容完善方面呈现以下显著特点：第一，全面引入前沿密码技术。2023版标准充分考虑了后量子密码（Post-QuantumCryptography,PQC）技术发展带来的范式变革，在密钥管理框架设计中为后量子密码算法的平滑迁移预留了接口和升级路径。这一前瞻性布局对电力系统这类运行周期长达15至20年的关键基础设施而言尤为重要，有效避免了未来因量子计算发展导致的密码体系推倒重来。第二，紧密对接政策规范发展。新版标准与ISO/IEC11770系列（密钥管理框架）、NISTSP800-57（密钥管理建议）等国际权威标准保持协调一致，吸收了近年来密钥管理领域的最佳实践和最新研究成果，进一步强化了与IEC62351系列其他部分的标准衔接。第三，细化设备分级管理。相较于2017版，2023版对不同类型的电力设备在安全能力、密钥保护等级、管理流程复杂度等方面进行了更为细致的分级分类，为不同能力和应用场景的设备提供了差异化的密钥管理方案，增强了标准的实用性和可操作性。第四，强化供应链安全考量。新版标准对设备制造、交付、调试全过程中的密钥安全提出了更明确的要求，回应了近年来电力行业对供应链安全日益增长的关注。四、主要参与单位IEC62351-9:2023由国际电工委员会TC57（电力系统管理及信息交换技术委员会）下属的WG15工作组（电力系统数据与通信安全）负责制定与维护。TC57/WG15汇聚了来自全球电力行业领先企业、研究机构和标准化组织的权威专家。在参与该标准制定的各机构中，德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft）是其中具有代表性的技术贡献力量。Fraunhofer作为欧洲最大的应用科学研究机构，旗下多个研究所长期从事工业控制系统安全、密码技术与关键基础设施保护研究。在IEC62351-9的修订过程中，Fraunhofer的专家团队在密钥管理框架设计、安全协议分析、测试验证方法等方面提供了重要的技术支撑，特别是在后量子密码迁移策略和安全芯片技术应用方面贡献了前沿研究成果。在电力行业实践层面，ABB集团、西门子能源（SiemensEnergy）等全球领先的电力设备制造企业也在标准制定中发挥了关键的产业引领作用。这些企业基于其遍布全球的变电站自动化产品部署经验，为标准的可实施性和可测试性提供了重要的行业实践反馈和工程验证。来自中国电力企业联合会、中国电力科学研究院有限公司等国内机构的专家也持续参与TC57/WG15的相关工作，在标准化工作中发出中国声音，推动该标准更好地兼顾不同国家和地区的技术体制与产业实践。五、标准应用价值分析5.1保障电力系统安全稳定运行密钥管理是实现电力系统设备安全通信、身份认证和访问控制的基础前提。IEC62351-9:2023通过建立统一、完善的密钥管理规范，有效降低了因密钥管理不当导致的密码安全事件风险，从而提升了电力系统整体抵御网络攻击的能力。对于电网调度自动化、变电站自动化等核心业务系统而言，该标准的落地实施是构建纵深防御体系的重要环节。5.2促进设备互操作性与安全合规在IEC62351-9发布之前，不同厂商的电力设备在密钥管理和安全通信方面各自为政，导致异构设备间难以实现安全的互联互通。该标准为设备制造商提供了统一的安全设计基线，有利于降低系统集成的技术壁垒，同时为第三方检测评估机构提供了明确、可操作的安全测试依据，推动了电力设备网络安全检测认证体系的完善。5.3应对新型网络安全威胁随着电力系统数字化转型加速，虚拟电厂、分布式能源聚合、电动汽车充放电等新业态不断涌现，电力系统的网络边界持续扩展，攻击面日益扩大。IEC62351-9:2023所建立的密钥管理框架为这些新型应用场景提供了可复用的安全基础设施规范，有助于在业务创新的同时守住安全底线。六、中国电力行业应用现状与启示当前，中国正加速推进新型电力系统和能源互联网建设，电力系统的数字化、智能化转型对网络安全标准化提出了更高要求。国内在GB/T36572-2018《电力监控系统网络安全防护导则》等国家标准的基础上，已构建了较为完善的电力监控系统安全防护体系。IEC62351系列标准作为国际主流电力信息安全标准，对国内相关标准制修订具有重要的参考价值。值得关注的是，IEC62351-9:2023所确立的密钥管理框架主要基于国际通用的密码算法体系（如RSA、ECC等），而中国在密码管理领域实行商用密码算法体系（如SM2、SM3、SM4等）。国内电力行业在推进IEC标准吸收转化的过程中，需结合《中华人民共和国密码法》和商用密码应用安全性评估的相关要求，在标准实施中实现与国际算法和国密算法的兼容与适配。这一“国际标准对接+国密算法融合”的路径，既是中国电力设备走向国际市场的必要条件，也是维护国家网络空间密码安全主权的重要举措。七、结论与展望IEC62351-9:2023的发布实施为全球电力系统设备的网络安全密钥管理提供了权威、系统的技术规范，是IEC62351系列标准体系不断演进完善的重要里程碑。该标准不仅回应了电力行业数字化转型进程中日益严峻的网络安全挑战，也为设备制造商、电力运营企业、检测认证机构和行业监管方提供了统一的技术基准和协作框架。展望未来，电力系统网络安全标准化工作将呈现以下发展趋势：一是后量子密码的标准化迁移将成为核心议题。随着量子计算技术的快速发展，“先存储、后解密”的量子威胁日益现实化，电力系统作为关键信息基础设施，有必要提前布局后量子密码迁移的技术路线和标准储备。IEC62351系列标准预计将在此方向持续深化，为全球电力行业提供有序、可控的密码升级路径。二是人工智能与自动化密钥管理的融合应用将不断深化。面对电力系统中海量设备、海量密钥的管理需求，基于策略的自动化密钥管理和基于人工智能的密钥风险监测将逐步从研究走向应用，推动密钥管理从“静态合规”向“动态治理”演进。三是标准间的协同与互操作将更加紧密。电力系统网络安全标准将进一步加强与工业自动化安全标准（IEC62443）、信息安全通用标准（ISO/IEC27001）等之间的衔接与映射，构建层次分明、互为补充的标准生态。同时，随着电力物联网、分布式能源、电动汽车等新兴业务的快速发展，针对海量轻量级终端设备的轻量化密钥管理需求将持续推动相关标准的迭代升级，以适应更广泛、更多样的设备接入场景。四是中国在全球电力网络安全标准化中的参与度将持续提升。随着中国电力技术和装备走向世界，以IECTC57为平台，中国专家将在密钥管理、安全测评、新技术应用等方面贡献更多中国智慧和中国方案，推动国际标准与国内标准体系的协同发展。同时，国内相关标准化技术机构应加快IEC62351-9的采纳和应用工作，结合中国电力系统的实际需求和商用密码管理政策，适时推动该标准的转化或借鉴应用，持续完善符合中国国情的新型电力系统网络安全标准化体系，为中国能源安全和电力可靠供应提供坚实的标准化支撑。参考文献[1]IEC62351-9:2023,Powersystemsmanagementandassociatedinformationexchange-Dataandcommunicationssecurity-Part9:Cybersecuritykeym