पावर मॉनिटोरिंग सिस्टम में सूचना सुरक्षा: तकनीक और अनुप्रयोग

विद्युत निगरानी प्रणाली वास्तविक समय में ग्रिड निगरानी, दोष निदान और संचालन अनुकूलन के मुख्य कार्यों का संभालती हैं। उनकी सुरक्षा सीधे विद्युत प्रणालियों की स्थिरता और विश्वसनीयता पर प्रभाव डालती है। क्लाउड कंप्यूटिंग, इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) और बिग डेटा जैसी तकनीकों के विद्युत क्षेत्र में गहन अनुप्रयोग के साथ, विद्युत निगरानी प्रणालियों के लिए सूचना सुरक्षा जोखिम धीरे-धीरे बढ़ रहे हैं।

इन प्रणालियों को विशिष्ट चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिनमें उन्नत लगातार खतरे (APT), सेवा निष्क्रियीकरण (DoS) हमले और मलवेयर संक्रमण शामिल हैं। पारंपरिक सुरक्षा आर्किटेक्चर एकल-स्तरीय रक्षा रणनीतियों पर निर्भर करते हैं, जो जटिल हमले का प्रभावी रूप से विरोध करने में कठिनाई डालते हैं। गहन रक्षा आर्किटेक्चर को अपनाना और बहु-स्तरीय सुरक्षा मेकानिज्म के माध्यम से प्रणाली की हमले के खिलाफ रोकथाम क्षमता को बढ़ाना आवश्यक है।

1. विद्युत निगरानी प्रणालियों का गठन और कार्य

विद्युत निगरानी प्रणाली एक व्यापक विद्युत स्वचालित प्रबंधन प्लेटफार्म है, जो मुख्य रूप से विद्युत प्रणालियों के संचालन स्थिति की वास्तविक समय में निगरानी, नियंत्रण और अनुकूलन के लिए उपयोग की जाती है। प्रणाली आमतौर पर निगरानी केंद्र, डेटा एकत्रीकरण और प्रसारण उपकरण, स्मार्ट टर्मिनल, संचार नेटवर्क और एप्लिकेशन सॉफ्टवेयर से गठित होती है। निगरानी केंद्र, जो केंद्रीय हब के रूप में कार्य करता है, विशाल मात्रा में विद्युत डेटा को संसाधित करने, संचालन स्थिति का विश्लेषण करने और नियंत्रण आदेशों को निष्पादित करने के लिए जिम्मेदार होता है।

डेटा एकत्रीकरण उपकरण, जैसे रिमोट टर्मिनल यूनिट (RTUs) और इंटेलिजेंट इलेक्ट्रोनिक डिवाइस (IEDs), सेंसरों और संचार इंटरफेस के माध्यम से वर्तमान, वोल्टेज और फ्रीक्वेंसी जैसे महत्वपूर्ण पैरामीटरों को प्राप्त करते हैं, और डेटा को मुख्य नियंत्रण प्रणाली तक प्रसारित करते हैं। संचार नेटवर्क आमतौर पर IEC 61850, DNP3, और Modbus जैसे प्रोटोकॉलों का उपयोग करते हैं, जो डेटा प्रसारण की दक्षता और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करते हैं।

एप्लिकेशन सॉफ्टवेयर डिस्पैच प्रबंधन, लोड पूर्वानुमान, स्थिति अनुमान, और दोष निदान जैसी कार्यक्षमताओं को शामिल करता है, जो ग्रिड संचालन अनुकूलन और असामान्य स्थितियों के पूर्वानुमान का समर्थन करता है। आधुनिक विद्युत निगरानी प्रणालियों ने व्यापक रूप से क्लाउड कंप्यूटिंग, एज कंप्यूटिंग, और कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) तकनीकों को डेटा संसाधन क्षमता और निर्णय लेने की दक्षता में सुधार के लिए अपनाया है। प्रणाली विद्युत डिस्पैच, उपकरण नियंत्रण, और डेटा विश्लेषण में शामिल है, और इसकी सुरक्षा सीधे ग्रिड स्थिरता और राष्ट्रीय ऊर्जा सुरक्षा से संबंधित है।

2. विद्युत निगरानी प्रणालियों की सूचना सुरक्षा संरक्षण प्रणाली

2.1 नेटवर्क सुरक्षा संरक्षण रणनीति

विद्युत निगरानी प्रणालियों के लिए नेटवर्क सुरक्षा संरक्षण रणनीति को भौतिक अलगाव, प्रोटोकॉल सुरक्षा, ट्रैफिक निगरानी और सक्रिय रक्षा सहित विभिन्न स्तरों से गहन रक्षा प्रणाली बनाने की आवश्यकता होती है, ताकि दुष्ट हमलों और डेटा चोरी के जोखिम का प्रभावी रूप से सामना किया जा सके। पहले, विद्युत निगरानी प्रणालियों की नेटवर्क आर्किटेक्चर के लिए, नेटवर्क जोनिंग रणनीति का उपयोग किया जाना चाहिए, जिससे नियंत्रण नेटवर्क, प्रबंधन नेटवर्क, और कार्यालय नेटवर्क को भौतिक या तार्किक रूप से अलग किया जा सके, जिससे हमले का सतह कम हो जाए, और एकदिश डेटा प्रवाह तकनीक का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि मुख्य नियंत्रण सिग्नलों को बदला न जा सके।

दूसरे, संचार प्रोटोकॉल सुरक्षा के लिए, एन्क्रिप्टेड टनल तकनीकों (जैसे TLS 1.3) का उपयोग किया जाना चाहिए, जिससे IEC 61850 और DNP3 जैसे महत्वपूर्ण प्रोटोकॉलों के डेटा प्रसारण सुरक्षा को सुनिश्चित किया जा सके, और MACsec (IEEE 802.1AE) को शामिल किया जाना चाहिए, ताकि लिंक-लेयर एन्क्रिप्शन प्रदान किया जा सके, जो मध्यवर्ती हमलों और डेटा चोरी से रोकता है। ट्रैफिक निगरानी के लिए, एक AI-आधारित असामान्य ट्रैफिक निगरानी प्रणाली (AI-IDS) को तैनात किया जाना चाहिए, जो डीप लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग करके पैकेट विशेषताओं का विश्लेषण करता है और असामान्य व्यवहारों का पता लगाता है, जिससे निर्णायकता की दर 99% से अधिक हो जाती है।

साथ ही, DDoS संरक्षण प्रणाली के साथ, दर सीमित करने और स्वचालित फेलओवर मैकेनिज्म के माध्यम से, ट्रैफिक हमलों का विद्युत डिस्पैच केंद्रों पर प्रभाव कम किया जा सकता है। अंत में, सक्रिय रक्षा के लिए, शून्य विश्वास आर्किटेक्चर (ZTA) को अपनाया जा सकता है, जिससे सभी ट्रैफिक के लिए लगातार प्रमाणीकरण और एक्सेस नियंत्रण किया जा सकता है, जो आंतरिक खतरों के फैलाव से रोकता है, जिससे विद्युत निगरानी प्रणालियों की नेटवर्क सुरक्षा में सुधार होता है।

2.2 पहचान प्रमाणीकरण और एक्सेस नियंत्रण

विद्युत निगरानी प्रणालियों की पहचान प्रमाणीकरण और एक्सेस नियंत्रण प्रणाली को उपयोगकर्ताओं, उपकरणों और एप्लिकेशनों की वैधता को सुनिश्चित करना चाहिए, अवाधिक एक्सेस और अधिकार दुरुपयोग से रोकना चाहिए। एक ओर, पहचान प्रमाणीकरण के लिए, पब्लिक की इन्फ्रास्ट्रक्चर (PKI) पर आधारित डिजिटल सर्टिफिकेट प्रमाणीकरण मैकेनिज्म का उपयोग किया जाना चाहिए, जिससे ऑपरेशन और रखरखाव कर्मियों, SCADA प्रणाली घटकों, और स्मार्ट टर्मिनल उपकरणों को अद्वितीय पहचान आइडेंटिफायर दिए जाते हैं।

दो-फैक्टर प्रमाणीकरण (2FA), एक-बार-पासवर्ड (OTP), और बायोमेट्रिक पहचान तकनीकों (जैसे उंगली का छाप या आईरिस पहचान) के माध्यम से, पहचान प्रमाणीकरण की सुरक्षा को बढ़ाया जा सकता है। दूरस्थ एक्सेस परिदृश्यों में, FIDO2 प्रोटोकॉल को अपनाया जा सकता है, जिससे पासवर्ड-रहित प्रमाणीकरण का समर्थन किया जा सकता है, जो क्रेडेंशियल चोरी के जोखिम को कम करता है। दूसरी ओर, एक्सेस नियंत्रण के लिए, रोल-आधारित एक्सेस नियंत्रण (RBAC) और गुणधर्म-आधारित एक्सेस नियंत्रण (ABAC) का संयुक्त मैकेनिज्म लागू किया जाना चाहिए, ताकि उपयोगकर्ताओं के अधिकार उनकी जिम्मेदारियों के साथ सख्ती से मेल खाते हों, अवाधिक एक्सेस से रोका जा सके।

उदाहरण के लिए, सबस्टेशन ऑपरेशन और रखरखाव कर्मी केवल विशिष्ट उपकरणों तक ही एक्सेस कर सकते हैं, जबकि डिस्पैचरों को डेटा निगरानी और आदेश जारी करने की सीमा होती है। एक्सेस रणनीतियों को आगे विशिष्ट करने के लिए, गतिशील अधिकार समायोजन मैकेनिज्म को अपनाया जा सकता है, जो वास्तविक समय में उपयोगकर्ता व्यवहार पैटर्न और परिवेशीय चर (जैसे भौगोलिक स्थिति, उपकरण प्रकार, आदि) के आधार पर अधिकारों को समायोजित करता है। एक एक्सेस लॉग ऑडिटिंग प्रणाली (SIEM) का उपयोग किया जाना चाहिए, जो सभी एक्सेस अनुरोधों का रिकॉर्ड रखता है और मशीन लर्निंग तकनीकों के संयोजन से असामान्य एक्सेस व्यवहारों का विश्लेषण करता है, जिससे आंतरिक सुरक्षा खतरों की पहचान की क्षमता में सुधार होता है, विद्युत निगरानी प्रणालियों के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है।

2.3 डेटा सुरक्षा और एन्क्रिप्शन तकनीकें

विद्युत निगरानी प्रणालियों की डेटा सुरक्षा डेटा संग्रह, प्रसारण, संसाधन, और बैकअप जैसे चरणों में शामिल होती है। डेटा की गोपनीयता, पूर्णता, और उपलब्धता को सुनिश्चित करने के लिए उच्च-स्तरीय एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम और एक्सेस नियंत्रण मैकेनिज्म का उपयोग किया जाना चाहिए।

पहले, डेटा संग्रह चरण में, AES-256 का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि विश्रांत डेटा को एन्क्रिप्ट किया जा सके, और Shamir's Secret Sharing (SSS) का संयोजन किया जाना चाहिए, ताकि कुंजियों को विभाजित और संग्रहित किया जा सके, जो एकल-बिंदु रिसाव से रोकता है। दूसरे, डेटा प्रसारण की प्रक्रिया में, TLS 1.3 प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि SCADA प्रणालियों और स्मार्ट टर्मिनलों के बीच संचार के लिए एंड-टू-एंड एन्क्रिप्शन किया जा सके, और एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी (ECC) का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि एन्क्रिप्शन दक्षता में सुधार हो और गणना संसाधन उपभोग कम हो।

अंत में, डेटा पूर्णता को सुनिश्चित करने के लिए, हैश फंक्शन SHA-512 का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि हैश मान उत्पन्न किए जा सकें, और HMAC का संयोजन किया जाना चाहिए, ताकि डेटा सत्यापन किया जा सके, जो बदलाव हमलों से रोकता है। डेटा संग्रह सुरक्षा के लिए, ब्लॉकचेन आधारित अपरिवर्तनीय लॉग संग्रह तकनीक का उपयोग किया जा सकता है, जो स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट का उपयोग करके एक्सेस नियंत्रण को स्वचालित रूप से लागू करता है और डेटा की विश्वसनीयता में सुधार करता है। डेटा बैकअप के लिए, 3-2-1 रणनीति का उपयोग किया जाना चाहिए: कम से कम तीन प्रतियों को संग्रहित करना, दो अलग-अलग मीडिया पर, एक प्रति को दूरस्थ आपदा रिकवरी केंद्र में संग्रहित करना, ताकि डेटा रिकवरी क्षमता में सुधार हो और विद्युत प्रणाली को हमले के बाद तेजी से सामान्य संचालन में वापस लाया जा सके।

2.4 सुरक्षा निगरानी और अतिक्रमण निगरानी

सुरक्षा निगरानी और अतिक्रमण निगरानी विद्युत निगरानी प्रणाली की रक्षा प्रणाली के मुख्य घटक हैं, जो नेटवर्क ट्रैफिक और प्रणाली लॉग के वास्तविक समय विश्लेषण के माध्यम से दुष्ट हमले के व्यवहारों की पहचान करते हैं, जिससे ग्रिड सुरक्षा में सुधार होता है।

पहले, नेटवर्क स्तर पर, डीप पैकेट इंस्पेक्शन (DPI) पर आधारित अतिक्रमण निगरानी प्रणाली (IDS) को तैनात किया जाना चाहिए, ट्रैफिक विसंगति विश्लेषण मॉडलों (जैसे K-Means क्लस्टरिंग या LSTM रिकर्रेंट न्यूरल नेटवर्क) के संयोजन के साथ, DDoS और डेटा विषाक्तन जैसे हमलों का पता लगाने, जाली धनात्मक दर 5% से कम रखने के लिए।

दूसरे, होस्ट सुरक्षा निगरानी स्तर पर, व्यवहार विश्लेषण पर आधारित एंडपॉइंट डिटेक्शन और रिस्पो