王鼎宇, 张帆, 王俊超, 曹琰
智能电网作为现代能源体系的关键基础设施,其网络空间与物理运行过程深度耦合,已成为国家能源安全的重要支撑。随着分布式能源、储能系统、智能电表等海量异构设备的大规模接入,"云-管-边-端"协同架构成为主流形态。然而,攻击手段的持续演进使针对数据采集与监视控制(SCADA)系统、智能终端和通信网络的网络攻击日益频发,传统"封门补漏"式被动防御固有的滞后性与对先验知识的依赖,使其难以有效应对深植于系统架构与运行过程的安全威胁。信息系统中由漏洞、后门等自身缺陷引发的内生安全问题,难以在设计与开发阶段被完全消除,成为制约电网安全防护能力提升的根本性瓶颈。针对上述问题,系统研究了可部署于智能电网的内生安全技术。首先,以智能电网面临的供应链攻击、漏洞利用攻击、分布式拒绝服务/拒绝服务(DDoS/DoS)攻击、数据篡改与伪造攻击、物理与侧信道攻击、高级持续性威胁(APT)6类主要威胁为研究切入点,结合智能电网架构模型(SGAM)与典型攻击案例,分析了各类攻击的典型入口、影响层级及传统防御的技术难点与局限,发现攻击的直接来源大多集中于组件层与通信层,且攻击影响可跨层级传播。其次,依据核心功能定位,将可部署的内生安全技术划分为抗攻击类与可信认证类两大类:前者包括软件多样化、动态异构冗余(DHR)、基于物理不可克隆函数(PUF)的认证机制和抗攻击路由,后者包括零信任架构、可信计算与量子安全可信认证技术,并从作用机理、适用威胁、部署层级、性能开销和工程条件等维度,系统梳理了7类技术的研究进展、防御目标、作用层级与验证结果,总结了各类技术的适用条件与主要局限。研究结果表明:其一,单项内生安全技术通常只作用于攻击过程的局部环节,难以独立应对APT等复合攻击,多技术协同的关键在于按照攻击阶段明确技术分工,并共享身份、设备状态、异常输出、网络状态等信息,后续研究应以攻击链阻断率、误判率、最坏时延、恢复时间等指标评价协同效果;其二,现有技术方案多处于原型、仿真或小规模验证阶段,缺乏智能电网真实场景下的大规模部署验证,性能开销与实时性约束是技术落地的关键障碍;其三,供应链安全是内生安全技术可靠运行的基础,软件多样化依赖可信编译链,DHR依赖执行体来源,零信任和可信计算依赖准确的资产及固件信息,应形成从组件识别、完整性验证到异常处置的闭环;其四,人工智能(AI)可辅助内生安全检测与认证,但需兼顾识别能力与模型安全,评价时应同时报告检测性能、推理时延、资源占用与更新方式;其五,量子安全技术应按当前发展状况渐进迁移,后量子密码(PQC)可优先通过纯软件方案部署并建立密码敏捷机制,量子密钥分发(QKD)宜优先用于固定的高价值链路。