数字电网网络安全测试的未来

核心要点

• 随着连接性的增强，数字电网面临的网络威胁也在不断增加，测试工作必须与现代对手的速度和复杂程度相匹配。
  
• 传统的合规性检查和孤立的设备测试会留下重要的漏洞，从而掩盖系统级的弱点。
  
• 实时数字孪生 让您可以安全地演练攻击场景，并在问题出现之前就将其揭示出来。
  
• 人工智能通过检测微妙的异常情况、预测攻击模式和指导事件响应，提高网络安全就绪程度。
  
• 在 OPAL-RT 先进工具的支持下进行的持续仿真 可增强复原能力，使您对自己的防御态势更有信心。

想象一下，由于黑客入侵电网，整个社区陷入一片黑暗--这种噩梦般的场景说明了为什么电网网络安全测试必须从根本上改变。针对公用事业的网络攻击正在激增，一份报告发现，到 2023 年，针对公用事业的网络攻击将激增 200%。 2023 年攻击将激增 200.然而，如果不冒实际停电的风险，防御者就无法在实时电网上试验这些威胁。我们认为，唯一可靠的解决方案是在电网本身的高保真数字孪生体上不断演练这些攻击，并通过人工智能（AI）来发现人类可能遗漏的任何问题。简而言之，未来的电网网络安全测试将是积极主动的：预测并消除威胁 在化解威胁。

数字电网成为网络攻击的更大目标

如今的电网已不仅仅是电线杆和电线，而是一个由智能设备、传感器和远程控制组成的庞大数字生态系统，所有这些都通过通信网络连接在一起。这种数字化转型带来了效率和灵活性，但也极大地扩展了攻击面。每个新的物联网传感器或远程变电站接口都是黑客的潜在切入点。从犯罪团伙到民族国家黑客等威胁组织已经抓住了这一扩大的攻击面。在变压器控制器中植入隐蔽的恶意软件，或对电网通信链路进行协调的拒绝服务攻击，都可能在多个地区引发大灾难。电网防御者面对的是高度复杂的对手，因此他们必须始终领先一步。

"我们认为，唯一可靠的解决方案是在电网本身的高保真数字孪生体上不断演练这些攻击，并通过人工智能来发现人类可能遗漏的任何问题。

传统安全测试存在关键盲点

确保电网安全的传统方法往往无法显示系统在全面网络攻击下的承受能力。其中最严重的盲点包括

• 清单合规心态：满足 NERC CIP 等标准可能会让监管机构满意，但仅靠合规只是最低限度的防御。清单审核并不能模拟真实的攻击者，因此关键漏洞可能会被忽视。
• 孤立的设备测试：公用事业公司通常会对设备进行隔离测试（例如，实验室中的单个继电器），但这些孤立的检查会漏掉设备作为一个系统一起工作时才会出现的问题。
• 没有真实的攻击演习：公用事业公司很少对实际电网仿真 大规模、多阶段的网络攻击，因为这对运营的风险太高。缺乏实战演练意味着系统和员工在危机条件下基本上都没有经过测试，因此当真正的协同攻击来临时，由于实践经验有限，运营商可能会措手不及。

传统测试忽略了复杂的故障模式，给人一种虚假的安全感。简而言之，如果从未针对黑客实际策划的攻击进行演练，就无法真正了解电网的网络复原力。

实时数字孪生 技术让电网运营商在不危及电网运行的情况下测试防御系统

实时 数字孪生电网的实时数字孪生提供了一种安全而又无比逼真的网络威胁战争游戏方式。这不是纸上谈兵，而是电网电力和通信系统实时同步运行的高保真复制品。其巨大优势在于，最坏情况下的攻击场景可以在孪生系统上进行演练，而不会造成任何伤害，从而使团队能够观察到每个故障点，并提前进行修复。

创建这样一个数字孪生系统涉及从发电机和变压器到连接控制中心和变电站的网络协议的所有建模工作。根据美国能源部的说法、 数字孪生可帮助电力公司了解弱点，快速发现问题并加以解决。快速发现问题并有效解决 而不会危及电网运行.换句话说，工程师可以对电网孪生系统发动破坏性的网络 "攻击"--使发电厂断电或向数十个变电站发送欺骗性控制指令--并准确了解系统会如何反应，而所有这一切都不会对客户造成任何影响。

同样重要的是，数字孪生系统可作为操作员的培训场所。工作人员可以在模拟器上使用与真实控制室相同的工具练习网络事件响应，在无风险的环境中磨练技能。经过逼真的攻击场景培训后，团队在处理实际网络突发事件时会更自信、更迅速。

人工智能为电网网络安全测试增添了预测性洞察力

"电网的实时数字孪生提供了一种安全而又无比逼真的网络威胁战争游戏"。

即使有先进的仿真，电网的复杂性也意味着细微的警示信号可能会被遗漏。这就是人工智能放大电网网络安全的地方，它可以比人类更快地计算数据和发现模式。人工智能算法可以识别正在形成的攻击的数字指纹，甚至预测攻击者下一步可能采取的行动。这样就能更早地发出警告，并做出更有效的反应。人工智能加强数字电网安全测试的主要方式包括

实时异常检测

现代电网会产生大量的传感器和网络数据流。人工智能异常检测就像一个高科技哨兵，在所有信息中寻找恶意活动的蛛丝马迹。机器学习模型可以学习电网的正常模式，并立即标记出任何看起来不正常的东西。 异常.这样就能捕捉到那些可能躲过人工监控的隐蔽攻击。 近一半的工业企业表示，人工智能的应用改善了他们的安全态势。

预测性威胁建模

人工智能不仅能做出反应，还能进行预测。通过研究许多攻击场景和过去发生的事件，人工智能可以了解攻击者可能采取的战术，并标记出下一个可能成为攻击目标的漏洞。这有助于防御者加固这些薄弱点，并主动修复问题。这样，新出现的攻击模式就能在进入真实网格之前被消除。

人工智能引导的事件响应

在实际的网络危机中，人工智能可以充当实时顾问。它能快速分析接收到的数据，并提出最佳应对行动建议--甚至自动启动遏制措施--帮助在攻击失控之前将其击退。归根结底，人工智能系统和人类操作员的同步工作能让事件响应更快、更有效。

OPAL-RT 和向主动电网网络安全测试迈进

OPAL-RT提供实时仿真 平台，可以全真复制整个数字电网，包括电网和通信链路等。全世界的工程师都在使用这些开放的硬件在环仿真器 ，将他们的系统安全地暴露在先进的网络攻击场景中，并验证其防御能力是否强大。这些测试平台甚至允许团队将真实的控制设备接入仿真 ，并在安全的环境中演练各种场景--例如，变电站继电器感染恶意软件--在这种环境中，即使出现最糟糕的故障也不会造成任何实际停电。

我们的解决方案专为持续测试而设计--随着新威胁的出现或电网的变化，电力公司可以不断改进其模型。我们的技术还集成了基于人工智能的监控功能，可在网络压力测试期间即时标记任何奇怪的行为，这样工程师就能即时诊断并修复弱点。 我们相信，赋予能源供应商这种主动测试的能力是实现真正弹性电网的关键所在--这样的电网既能保证安全，又能保证电力供应。

常见问题

数字电网的网络安全测试前景如何？

它将是持续的、仿真。电网运营商将维护其系统的实时数字孪生 ，并定期对其进行网络攻击模拟，而不是依靠偶尔的审计。这种主动 测试测试方法意味着潜在的漏洞会在模拟器中被发现并修复。 在攻击者发现它们之前，就能在模拟器中发现并修复潜在漏洞，从而使实际电网更难受到攻击。

人工智能如何提高数字电网网络安全？

人工智能是电网防御的倍增器。它可以实时监控海量电网数据，并立即标记出暗示网络入侵的异常情况--速度远远超过人眼。人工智能还能从过去的事件和模拟中学习，从而预测可能的攻击策略或易受攻击的目标，并提前向操作员发出警报。在攻击过程中，智能系统甚至可以自动采取某些应对措施（如隔离被入侵的设备），帮助在威胁造成严重破坏之前将其遏制住。

什么是电网安全背景下的数字孪生？

它本质上是整个电网的虚拟复制品，用于安全测试。数字孪生系统实时模拟电网设备及其控制系统，因此其行为与物理电网无异。这样，工程师就可以在孪生系统上仿真 网络攻击或故障，而不必冒任何实际停电的风险。通过在数字孪生体上发起各种攻击场景，电力公司可以发现薄弱点并提前修复，而真实电网却能保持正常运行。

电网运营商如何针对电网网络攻击进行培训？

他们通过在高仿真电网仿真器 上而不是现场电网上进行逼真的网络攻击演习来做准备。这样，操作员就可以在无风险的环境下，利用实际控制系统练习检测和应对攻击。当真正的攻击发生时，团队可以迅速而自信地采取行动，因为他们已经事先进行了有效的演练。