IEC TS 60870-5-72025 远动设备和系统第5-7部分传输协议IEC 60870-5-101和IEC 60870-5-104协议的安全扩展（应用IEC 62351）标准立项发展报告

IECTS60870-5-7:2025《远动设备和系统第5-7部分：传输协议IEC60870-5-101和IEC60870-5-104协议的安全扩展（应用IEC62351）》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TelecontrolEquipmentandSystems-Part5-7:TransmissionProtocols-SecurityExtensionstoIEC60870-5-101andIEC60870-5-104Protocols(ApplyingIEC62351)摘要随着全球能源互联网和智能电网建设的深入推进，电力系统远动通信面临日益严峻的网络安全威胁。IEC60870-5-101和IEC60870-5-104协议作为电力调度自动化系统中应用最为广泛的远动通信协议，其自身在设计之初缺乏完善的安全机制，已难以适应当前复杂多变的网络攻击环境。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2025年3月正式发布了IECTS60870-5-7:2025技术规范，为上述两类经典远动传输协议引入了基于IEC62351标准体系的安全扩展。本报告全面梳理了该标准的立项背景、技术框架、核心内容及其行业影响，重点分析了该标准针对IEC60870-5-101和IEC60870-5-104协议所设计的安全认证、加密传输、重放攻击防护及端到端安全机制，并对标准实施的技术路径与未来发展趋势进行了展望。该标准的面世标志着电力远动通信从"功能完备"向"安全可信"的纵深演进迈出了关键一步，对于提升电力关键信息基础设施的安全防护能力具有重要的指导意义和应用价值。关键词：远动设备；传输协议；安全扩展；IEC62351；电力系统网络安全；报文认证；智能电网Keywords:TelecontrolEquipment;TransmissionProtocols;SecurityExtensions;IEC62351;PowerSystemCybersecurity;MessageAuthentication;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，其运行安全直接关系到国民经济发展和社会稳定大局。近年来，全球范围内针对电力基础设施的网络攻击事件呈多发频发态势——从2015年乌克兰电网遭受BlackEnergy恶意软件攻击导致大面积停电，到2016年乌克兰电网再次遭遇CrashOverride（也称Industroyer）恶意程序定向攻击，一系列事件深刻揭示了电力工业控制系统所面临的安全形势已发生根本性变化。远动通信系统作为电力调度自动化的"神经网络"，承担着调度主站与变电站、发电厂之间实时数据采集与监视控制（SCADA）的重要使命。其中，IEC60870-5-101协议（以下简称"101协议"）主要用于串行通信方式的远动报文传输，而IEC60870-5-104协议（以下简称"104协议"）则将101协议的应用层服务映射至TCP/IP网络传输。上述两种协议自发布以来在全球范围内得到极为广泛的应用，几乎涵盖了从输电网到配电网的各级调度自动化系统。然而，这两类协议在设计之初主要着眼于功能完备性与传输效率，并未充分考虑信息安全需求——报文以明文方式传输，缺乏身份认证、完整性校验和加密保护机制，攻击者一旦获得网络访问权限，即可实施报文篡改、伪造、重放等攻击行为。针对这一紧迫的安全需求，国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）在IEC62351《电力系统管理及信息交换—数据和通信安全》系列标准框架下，启动了远动协议安全扩展标准的编制工作。历经多轮草案讨论、技术验证和各国投票，IECTS60870-5-7:2025最终于2025年3月18日正式发布。该技术规范以IEC62351系列标准为基础，系统性地为101协议和104协议增加了安全增强机制，填补了经典远动协议在网络安全方面的空白，为电力行业构建纵深防御体系提供了权威技术依据。2标准立项背景与需求分析2.1电力远动通信协议的发展演进IEC60870-5系列标准最早可追溯至20世纪90年代，其基本协议框架（IEC60870-5-1至IEC60870-5-5）定义了远动报文的结构、编码规则和传输机制。在此基础上，IECTC57于1995年发布了IEC60870-5-101标准，定义了基于串行链路的远动通信配套标准；2000年前后，随着TCP/IP网络技术在电力行业的推广普及，IEC60870-5-104标准应运而生，将101协议的帧格式封装于TCP传输层之上，实现了远动信息在IP网络中的可靠传输。104协议凭借其部署便捷、带宽充裕、互联互通性好的优势，迅速取代了传统串行通信方式，成为当前电网调度自动化系统中最主流的远动通信协议。然而，正是这种基于开放网络协议的架构特性，也使其暴露于更大的网络攻击面之下。与此同时，随着能源互联网建设的不断深入，分布式能源的大量接入和源网荷储协调控制的复杂化，远动通信系统所承载的业务类型和数据价值持续攀升，安全防护需求从"可选"变为"必选"。2.2网络安全威胁形势的深刻变化当前电力远动通信系统面临的安全威胁已从早期的偶发性病毒传播发展为有组织、有预谋的高级持续性威胁（APT）攻击。具体而言，主要威胁形式包括以下几类：报文窃听与信息泄露。104协议以明文方式传输实时测量值、遥信状态和控制命令，攻击者通过被动监听网络流量即可获取电网运行的关键数据，为后续攻击提供情报支撑。报文篡改与伪造注入。由于缺乏完整性校验和来源认证机制，攻击者可以截获合法报文并加以修改，或者伪造控制指令下发至变电站终端，可能导致断路器误动、设备损坏等严重后果。重放攻击。攻击者记录合法通信会话中的报文并在后续时机重新发送，以欺骗接收方重复执行某一操作。在电力系统中，重放一个"合闸"指令或"跳闸"指令都可能导致严重的电网安全事故。中间人攻击与拒绝服务攻击。攻击者通过ARP欺骗、DNS劫持等手段介入通信双方之间，对报文进行实时拦截和转发控制；或通过TCPSYN洪泛、畸形报文轰炸等手段，使远动通信通道瘫痪，造成调度"盲区"。上述威胁的严峻性在2016年乌克兰电网攻击事件中得到了充分印证——CrashOverride恶意软件正是利用了对104协议通信过程的深度理解，实现了对变电站断路器的自动跳闸操作。这一标志性安全事件直接推动了国际电力行业对远动协议安全增强标准需求的紧迫共识。2.3标准编制的必要性在IECTS60870-5-7发布之前，针对远动通信的安全防护主要依赖以下两类手段：一是在网络边界处部署防火墙、入侵检测系统（IDS）等传统网络安全设备；二是在应用层之上叠加VPN加密隧道。然而，上述方案均存在一定的局限性——边界防护设备无法抵御来自内部的恶意行为或经由合法通道渗透的攻击；VPN虽然提供了传输层加密，但无法实现报文粒度的完整性保护和按数据对象级别的细粒度访问控制。更为关键的是，上述方案均为"外挂式"安全措施，缺乏与远动协议本身的深度融合，无法从根本上弥补协议自身的安全缺陷。因此，从协议层面引入内生安全机制，是解决远动通信安全问题的治本之策。IECTS60870-5-7标准的制定正是在这一理念指导下，将IEC62351系列标准中定义的安全机制（包括端到端认证、报文完整性保护、重放防护等）与101/104协议进行系统性融合，为远动通信提供协议原生安全能力。3标准技术内容概述3.1标准定位与体系框架IECTS60870-5-7:2025属于IEC60870-5系列标准的组成部分，标准归类号为"遥控、遥测"，发布机构为国际电工委员会（IEC），标准状态为现行。该标准定位为技术规范（TechnicalSpecification,TS），而非国际标准（InternationalStandard,IS），其用意在于以相对灵活的技术路线为业界提供安全扩展方案，以便在实践中积累部署经验并根据威胁态势的变化持续迭代优化。在标准体系中，IECTS60870-5-7扮演着"桥接"角色：向下，它基于IEC60870-5-101和IEC60870-5-104的既有协议框架，保持与现有远动系统的后向兼容性；向上，它全面应用IEC62351系列标准所定义的安全服务和算法套件，形成"远动协议+安全扩展"的完整技术方案。该标准与IEC62351系列中涉及传输协议安全的部分（特别是IEC62351-3、IEC62351-4和IEC62351-5）有着紧密的引用关系，又针对101/104协议的专用应用层特性进行了定制化适配。3.2核心技术机制IECTS60870-5-7为101协议和104协议引入的安全扩展机制主要包括以下核心技术要素：端到端安全认证。标准在101/104协议的应用层与传输层之间引入了安全子层，为每个远动报文附加消息认证码（MAC），实现对报文来源的可靠认证和数据内容的完整性保护。端到端的安全模型确保安全边界可延伸至远动通信的各个端点——即调度主站的前置采集模块和变电站侧的远动终端装置（RTU）或测控装置，而非仅在网络层或传输层提供保护。报文完整性保护与加密。标准基于IEC62351-5所定义的报文认证机制，采用基于Hash的消息认证码（HMAC）或高级加密标准（AES）算法，为101/104应用服务数据单元（ASDU）提供完整性保护。在需要保护数据机密性的场景中，标准支持对ASDU负载进行对称加密，以防止遥信、遥测等实时运行数据在传输过程中被窃取。重放攻击防护。标准引入了基于时间戳和挑战-应答相结合的抗重放机制。通信双方在建立安全会话时协商时间同步参数和窗口大小，每个报文中携带时间戳信息，接收方通过验证时间戳的新鲜度和连续性来识别并丢弃重放报文。对于时间同步条件受限的部署场景，标准提供了替代性的递增计数值方案。关联协商与密钥管理。为支撑上述安全机制的高效运行，标准定义了通信双方建立安全关联（SecurityAssociation,SA）的协商流程，包括协议版本协商、安全算法套件协商和密钥交换方式等。在密钥管理方面，标准与IEC62351-9（密钥管理标准）相衔接，支持基于证书的公开密钥基础设施（PKI）体系以及预共享密钥（PSK）两种模式，以适应不同规模和不同安全等级的应用场景。后向兼容与降级运行模式。考虑到现网大量存量设备不具备安全扩展功能，标准定义了"安全模式"与"兼容模式"并存的运行机制。在兼容模式下，安全扩展功能处于透明旁路状态，现有设备可无缝接入；在安全模式下，双方通过协商启用完整的安全保护。这种双模式设计为标准的渐进式推广部署提供了良好的技术保障。多级别安全策略配置。标准允许用户根据实际业务需求和安全等级要求，灵活配置不同级别的安全策略组合，包括"仅认证""认证+完整性保护""认证+完整性保护+加密"等不同强度组合，以及不同报文类别的差异化安全策略。这种灵活的安全策略机制在保障安全性的同时兼顾了实时性和系统开销。4标准实施与推广路径4.1技术实施要点对于电力自动化设备制造商和系统集成商而言，实施IECTS60870-5-7标准需要重点关注以下技术要点：在协议栈架构层面，安全扩展功能的引入需要在现有101/104协议栈中新增安全子层模块，该模块负责安全关联的建立与维护、报文的加解密和认证运算、时间戳的生成与校验等功能。由于安全运算的时间开销可能影响远动报文的实时性指标，设备厂商需要根据所选用算法的计算复杂度和硬件平台的运算能力，对安全参数进行合理配置，在安全性与实时性之间取得平衡。在兼容性设计层面，设备应支持安全模式和兼容模式的灵活切换，并能通过配置文件或管理接口进行运行模式的动态调整。对于新建或改造的调度主站系统，建议在前期系统设计阶段即开展安全功能的全面部署；对于存量系统的改造升级，可采取分阶段、分区域渐进推进的策略，优先对关键厂站和敏感业务实施安全扩展。4.2标准应用场景IECTS60870-5-7标准的典型应用场景主要包括：主站—厂站远动通信。在调度主站与变电站/发电厂远动终端装置之间的实时通信链路中部署安全扩展功能，保护四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）数据在传输过程中的完整性、真实性和机密性。变电站站内通信。在变电站内监控系统与间隔层测控装置之间的104通信链路中启用安全扩展，防止站内通信被恶意注入或篡改。分布式能源并网监控。在分布式光伏、风力发电等新能源场站与调度主站之间的远动通信中应用安全扩展，确保海量分布式资源接入电网后的通信安全。配电自动化系统。在配电主站与配电终端（DTU/FTU/TTU）之间的通信链路上部署安全机制，提升配电网的态势感知与安全管控能力。5等效转化情况6主要参与单位简介6.1国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）IECTS60870-5-7:2025标准的编制工作由国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）负责组织和推进。IECTC57是国际电工委员会中负责电力系统管理及其信息交换标准制定的专业技术委员会，其工作范围涵盖电力系统监视控制、配电自动化、能量管理系统（EMS）、电力市场通信以及涉及电力系统运营的相关信息交换标准。IECTC57下设多个工作组（WorkingGroup），分工协作推进不同方向的标准编制工作。其中，WG15工作组专注于电力系统数据与通信安全领域，是IEC62351系列标准的核心编制力量，同时也深度参与了IECTS60870-5-7中安全机制架构的设计工作。WG3工作组承担远动设备和系统的标准维护与修订工作，其职责范围正涵盖IEC60870-5系列标准，包括本技术规范中涉及101和104协议部分的技术协调工作。IECTC57的成员由来自全球各主要工业国家的标准化专家组成，包括中国、德国、美国、法国、日本等国家的代表团。中国的标准化技术专家深度参与了IECTS60870-5-7的编制讨论和投票表决工作，全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会（SAC/TC82）作为对口的国内技术归口单位，持续跟进该标准的制定进程并组织国内专家开展相关研究和意见反馈工作。6.2国内相关单位在国内层面，参与电力远动通信安全标准化相关工作的主要力量包括：全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会（SAC/TC82），主要负责IECTC57对应领域的国内标准化工作，组织国内相关单位和专家研究和参与国际标准制定；中国电力科学研究院有限公司是电力行业网络安全和远动通信技术研究的核心科研机构，长期从事电力监控系统安全防护技术研究、安全检测评估及标准验证工作；国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团）在远动设备研发和电力系统网络安全防护方面有着多年深厚的技术积累和工程应用实践经验，是我国远动终端装置和调度自动化系统的主要研发和制造单位之一。上述单位在标准的国内转化、应用验证和行业推广等环节中发挥着重要的支撑作用。7结论与展望IECTS60870-5-7:2025的正式发布是电力远动通信安全标准化进程中的重要里程碑。该标准通过系统性地应用IEC62351安全体系，为服役多年的IEC60870-5-101和IEC60870-5-104协议注入了原生的安全能力，从根本上弥补了经典远动协议缺乏内生安全防护的先天不足。标准的发布不仅回应了全球电力行业面对日益严峻网络安全威胁的共同关切，也为设备制造商、系统集成商和电力运