互联网是现代社会信息基础设施的重要组成部分,下一代互联网协议IPv6成为互联网发展的必然趋势。推进基于IPv6的工业生产网建设和应用,加快IPv6规模化部署,对于信息基础设施演进升级具有重要意义。2012年国家发改委确定“基于IPv6专网的安全防护研发及应用试点工程”项目由中国石油承担(文号:发改办高技[2012]1468号),在大庆油田开展了基于IPv6油气水生产专网的安全防护研发及应用试点工程,是大型国有企业在下一代互联网建设的示范试点。本论文针对IPv6油气水生产专网架构及其安全防护体系的构建展开研究,主要工作和贡献包括:(1)提出并设计了基于IPv6的油气水生产专网架构。专网覆盖油田13个采油厂,69个作业区,近800个小队,规划申请/21位的IPv6地址空间,其地址空间仅次于运营商,是全国最大的IPv6工业生产专网;专网规划设计多种技术,为油气生产数据传输和视频监控提供了网络支撑,实现IPv4到IPv6的平滑过渡,形成了16项企业标准。(2)设计并实现了基于IPv6的生产专网的网络安全防护体系。在专网中,划分网络安全域,设计部署无线接入加密、防火墙、入侵检测、行为审计、防病毒,构建安全、可信的DNS服务,定制实现网络过渡的DNS64域名转换。按照等级保护第三级的要求,制定测评指标、测评方法,设计测评过程,完成测评,符合等级保护第三级要求。(3)设计实现了油气生产数据加密传输的轻量级分组密码算法。设计了在IPV6环境下数据传输的加解密LIC算法,同时实现了对接入终端的安全管控。考虑RTU功能、性能、安全要求,包括物理设计、插槽设计、无线传输等,加密板卡的工作温度区间为低温-40摄氏度,高温70摄氏度,在性能方面能够适应大庆油田极端环境,确保在极端恶劣环境下的信号稳定传输。(4)验证了IPv6油气水生产专网的传输性能和安全性。结合产品参数验证了IPv6技术在生产环境中业务数据采集、传输、展示等性能。通过网络测试、设备测试、软件测试、无线加密测试等验证了IPv6生产网的传输性能和安全性。