变电站 / 电力站内边缘 AI 网络分区与 VLAN 隔离手册
调研日期：约 2026-10-25（Asia/Shanghai）
定位：站内边缘 AI 可执行网络分区——相机、AI 网关、MQTT、证据仓、OTA、管理口如何划 VLAN；与保护网 / 过程层 / 站控层边界；防火墙与 ACL 最小集。
衔接：edge-ai-substation-gateway-bom.md、edge-ai-mqtt-hardening-offline-buffer.md、edge-ai-evidence-store-snapshot-retention.md、edge-ai-time-sync-ntp-ptp.md、edge-ai-d60-d90-acceptance-checklist.md、edge-ai-model-signstore-mender-cookbook.md。
声明：本文是边缘 AI 工程分区手册，不替代继电保护专业规程、站端二次安防细则或未公开站规。不确定处标 unknown，须业主安监 / 保护专业终审。
0. 一句话结论与红线
结论：边缘 AI 只落在管理信息大区 / AI 业务 VLAN 族内；以「多网口边缘盒 + PoE 交换 + 防火墙默认拒绝」把相机流、推理、MQTT、证据、OTA、运维口拆开；与保护二层、过程层 GOOSE/SV、跳闸回路物理与逻辑双隔离。
| 红线 ID | 禁止项 | 说明 |
|---|---|---|
| N1 | 禁止 AI 进保护二层 | AI 盒、PoE 交换、Broker、MinIO、标注机不得与保护装置同一广播域；不得并柜共用跳闸硬接点（对齐 BOM「禁止跨保」、D60-09） |
| N2 | 禁止经 MQTT / 证据路径改保护钟或跳闸 | cmd 仅运维；证据仓无遥控语义；NTP/PTP 跟站钟，不反向授时保护装置（对齐 MQTT R3、授时 T2） |
| N3 | 管理口与业务口分离 | SSH/HTTPS 管理、交换机 Console、带外口不得与 RTSP/MQTT 业务口混用同一未过滤 L2；生产默认关 WAN 管理 |
| N4 | 相机 ONVIF/RTSP 仅入 AI 相机 VLAN | 不得直达办公网、保护网、公网；ONVIF 发现默认关或限本 VLAN |
| N5 | 证据仓 / MinIO 不出保护网 | 热盘、温盘、rclone 目标均在 AI/管理侧；禁止挂保护 VLAN（对齐证据仓 R2） |
| N6 | 公网 4G/5G 不承载保护业务 | 备路仅白名单 MQTT/OTA/HTTPS；默认拒绝其余 |
1. 推荐分区表
示意 VLAN ID 可改；用途与流向不可混。编号以试点习惯为例，站内最终以业主 IP 规划为准（unknown：具体站 VLAN 号段）。
| VLAN 名 | 示意 ID | 典型成员 | 允许流入 | 允许流出 | 禁止 |
|---|---|---|---|---|---|
| CAM 相机 | 110 | 枪机/球机、PoE 口 | —（源端） | → AI（RTSP/ONVIF 仅至边缘盒） | → MQTT / OTA / 办公 / 保护 |
| AI 推理业务 | 120 | 边缘网关业务口、本地推理 Agent | ← CAM（拉流）；← 传感串口侧（盒内） | → MQ（事件）；→ EVD（证据写）；→ 本机环回 | → 保护；→ 任意公网；→ 管理 VLAN 全通 |
| MQ MQTT/管理业务 | 130 | Mosquitto/NanoMQ、Schema 校验侧 | ← AI（发布）；运维经防火墙 | → 站控对接区（只读镜像，可选）；→ 地市跳板（既有通道） | cmd 含跳闸/软压板/GOOSE；跨保 |
| EVD 证据 | 140 | 本地 SSD 网口（若独立）、站内 MinIO/NAS | ← AI（写对象）；标注机只读拉取 | → 地市温盘（经防火墙 HTTPS/S3） | → 保护网；明文长时效外链 |
| OTA 出站 | 150 | 签名模型仓客户端、Mender 客户端出口 | ← AI（经代理/白名单） | → 站内/地市签名仓 HTTPS；Mender Server | 任意 URL；未签名仓；保护网 |
| MGMT 管理 | 160 | 盒管理口、交换机管理 VLAN、跳板机 | 运维堡垒（VPN/专线） | SSH/HTTPS 至盒与交换（限源 IP） | 与 CAM 同二层；匿名管理 |
| DMZ-SCADA 对接区 | 170 | 104/61850 只读适配器、正反向隔离内侧口 | ← MQ 告警镜像 | → 站控/辅控既有通道 | 遥控；写定值；AI 直连保护 LD |
| PROT 保护/过程（对照） | — | 保护装置、GOOSE/SV 交换机 | AI 零接入 | AI 零接入 | 一切 AI 资产 |
允许流向（一句话）：CAM → AI → {MQ, EVD}；AI → OTA（白名单）；MQ → DMZ-SCADA（只读）；MGMT ⇄ 盒/交换（限源）；无任何箭头进 PROT。
2. 物理与逻辑拓扑示意
2.1 文字拓扑
[枪机×N] --PoE--> [工业 PoE 交换 · CAM VLAN]
|
Trunk / Access
v
[边缘 AI 盒 eth1=CAM / eth0=AI]
|
+--------------+--------------+
| | |
[MQ Broker] [证据 MinIO/SSD] [防火墙/ACL]
VLAN MQ VLAN EVD |
| | +------+------+
v v | |
[DMZ-SCADA] [地市温盘?] [OTA 仓] [MGMT 堡垒]
只读 104/61850 白名单 HTTPS SSH 限源
X======== 禁止 ========X
[过程层交换 / 保护装置 / 跳闸回路]
2.2 Mermaid（逻辑）
flowchart LR
CAM[CAM VLAN 相机] -->|RTSP| AI[AI VLAN 边缘盒]
AI -->|MQTTS 事件| MQ[MQ VLAN Broker]
AI -->|写对象| EVD[EVD VLAN 证据仓]
AI -->|HTTPS 白名单| OTA[OTA 出站]
MQ -->|只读镜像| DMZ[DMZ-SCADA]
MGMT[MGMT 管理] -.->|SSH/HTTPS 限源| AI
MGMT -.-> SW[PoE/核心交换管理]
PROT[保护/过程层] -.->|禁止| AI
PROT -.->|禁止| MQ
PROT -.->|禁止| EVD
2.3 边缘盒多网口建议（对齐 BOM）
| 口 | 建议归属 | 备注 |
|---|---|---|
| eth0 | AI 业务上联 | 至站内交换 Access/Trunk；默认路由可指向防火墙 |
| eth1 | CAM | 直连 PoE 交换或同 VLAN；仅拉流，不开 IP 转发到 MGMT |
| eth2（若有） | MGMT 或 OTA/EVD | 管理口与业务口分离；无第三口则 MGMT 经防火墙策略隔离 |
| 4G/5G | 逻辑等同 OTA/MQ 备路 | 独立路由表 + 域名白名单；metric 低于有线 |
| RS485/USB | 盒内传感 | 禁止 DI/DO 接跳闸（BOM 硬红线） |
单网口盒：unknown 是否允许用 VLAN 子接口——仅实验室可；生产站优先双网口 + 交换 ACL。
3. ACL / 防火墙最小规则示例
原则：默认 deny all；仅放行下表；日志记录 deny；变更走变更单。端口以常见默认为例，站内可改非标端口但须文档化。
3.1 端口级最小集
| # | 源 → 目的 | 协议/端口 | 动作 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| A1 | CAM → AI 盒 | TCP 554（RTSP）、可选 80/443（ONVIF） | allow | 仅边缘盒 IP；禁 CAM→其它 |
| A2 | AI → CAM | TCP 高位回程 / RTSP 会话 | allow established | 状态防火墙；禁 AI 扫全网段外 |
| A3 | AI → Broker | TCP 8883 MQTTS（或 8883+mTLS） | allow | 禁明文 1883 上生产 |
| A4 | 运维堡垒 → Broker | TCP 8883（管理客户端） | allow 限源 | 发布 cmd 另绑客户端证书 |
| A5 | AI → MinIO/NAS | TCP 443 或 9000（S3 API，宜 TLS） | allow | EVD VLAN；桶策略最小写 |
| A6 | AI → 模型仓 / Mender | TCP 443 HTTPS | allow 域名/IP 白名单 | 对齐签名仓「禁任意 URL」 |
| A7 | AI / 盒 → 站控 NTP | UDP 123 NTP | allow | 客户端跟站钟 |
| A8 | AI → PTP 域（若 L2） | UDP 319/320 或盒旁 timemaster | allow 仅本 PTP 域 | 禁止向保护装置发 Master |
| A9 | 堡垒 → 盒 MGMT | TCP 22 SSH、443 HTTPS 面板 | allow 限源 IP + 密钥 | 禁 CAM/公网直达 SSH |
| A10 | 任意 → PROT / 保护网段 | any | deny | 显式拒绝并告警 |
| A11 | 4G 口 → 非白名单 | any | deny | 仅 MQTT/OTA FQDN |
| A12 | default | any | deny | 落日志 |
3.2 交换机侧补充
- CAM / AI / MQ / EVD / MGMT：分 VLAN；CAM 与 PROT 无 Trunk 成员交叉。
- 关闭 CAM VLAN 内不必要的 DHCP 欺骗口；相机尽量静态 IP + 口绑定（能力 unknown 视交换型号）。
- Broker、MinIO 管理 UI 仅 MGMT 或堡垒可达。
- 镜像口若用于抓包：仅短时开启，禁永久 SPAN 到办公 PC。
3.3 与 MQTT Topic ACL 的关系
网络 ACL 不能替代 Broker ACL：仍须禁匿名、mTLS/口令、按 device_id 限 cmd（见 MQTT 手册）。网络层保证「谁够得着端口」；应用层保证「够着后能发什么」。
4. 与 IEC 62443 / 电力二次安防分区概念对齐
| 概念 | 本文映射 | 注意 |
|---|---|---|
| IEC 62443 分区/管道（zones & conduits） | CAM、AI、MQ、EVD、OTA、MGMT、DMZ-SCADA 各为 zone；防火墙规则 = conduit 能力清单 | 安全等级（SL）目标由业主定；本文不声称已达某 SL（unknown） |
| 电力二次系统安全防护「安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证」 | AI 落管理信息大区侧；上送经既有正反向隔离/纵向加密；横向不连保护专用网 | 具体「大区」边界、隔离装置型号以站规为准（unknown） |
| 站控层 / 间隔层 / 过程层（IEC 61850 习惯分层） | AI 不属于过程层；不订阅保护 GOOSE/SV 作跳闸；站控仅经 DMZ 只读告警镜像 | 辅控 LD 与保护 LD 隔离见 edge-ai-iec61850-cim-mapping.md |
| 视频安防专网 | 可与 CAM/AI 同属安监视频类网络，但仍建议站内再划 VLAN，避免与门禁/NVR 广播域过大 | 与业主视频网是否合并：unknown，须安监确认 |
勿编造：未公开的站级 VLAN 号、纵向加密装置策略、保护专用交换机配置——一律标 unknown，现场勘测补全。
5. 专项约束（相机 / 证据 / 授时）
5.1 相机 ONVIF / RTSP
- 默认仅 CAM → AI；关闭 WAN、UPnP、云平台回调（生产）。
- ONVIF Discovery（WS-Discovery）限本 VLAN；跨 VLAN 组播 deny。
- 多路调度与会话数见
edge-ai-multistream-rtsp-scheduling.md；网络侧保证相机风暴不进 MQ/MGMT。
5.2 证据仓 / MinIO
- 对象存储 endpoint 仅 EVD / AI；禁止解析到保护网段地址。
- MQTT 只带
media_refs；大媒体不出 MQ VLAN 洪水。 - 断 Broker 仍本地写证据（证据仓 R5）；网络分区不得要求「先通保护网再落盘」。
5.3 PTP / NTP
- 边缘盒作 Slave / 客户端 跟站控或管理网时钟源。
- 禁止 AI 盒对保护装置提供 NTP Server / PTP Master。
- 与保护钟可同源 GNSS，但路径分离（授时手册 T2）。
unsync/step_recent→ 事件与证据suspect，不堵推理。
5.4 OTA / 签名仓
- 仅 OTA 白名单 HTTPS；权重永不进保护路径。
- Mender A/B 与模型数据分区分离；回滚不依赖跨保链路。
6. 两周落地清单
第 1 周：勘测与划域
| Day | 动作 | 产出 |
|---|---|---|
| D1 | 现场：列出保护网 / 过程层交换 / 站控 NTP/PTP / 视频网边界；拍照机柜 | 《边界一页纸》+ unknown 列表 |
| D2 | 冻结 VLAN 表（CAM/AI/MQ/EVD/OTA/MGMT/DMZ）；申请 IP 段 | VLAN 规划表 v0.1 |
| D3 | PoE 交换划 VLAN；边缘盒多网口绑定；关 IP 转发（若需） | 交换配置导出（脱敏） |
| D4 | 防火墙默认 deny + 写入 §3 最小规则 | ACL 版本号 |
| D5 | 通 CAM→AI RTSP 冒烟；确认 CAM 到不了 Broker | 抓包/路由表截图 |
| D6–7 | 上 Broker MQTTS、MinIO、chrony；管理口改 MGMT | 连通矩阵勾选 |
第 2 周：加固与验收演练
| Day | 动作 | 产出 |
|---|---|---|
| D8 | mTLS/ACL；cmd 无跳闸语义抽检 |
Broker ACL 导出 |
| D9 | OTA 白名单拉取签名模型；故意错误 URL 应失败 | OTA 否定测试 |
| D10 | 4G 备路仅白名单；断有线 MQTT 不堵推理 | 断线记录（对齐 MQTT） |
| D11 | 证据写入 EVD；确认无保护网路由 | ip route + 存储路径 |
| D12 | 《禁止跨保》走线目视：无跳闸硬接线、无 PROT Trunk | 签字单草稿 |
| D13 | 渗透自测：从 CAM 扫 MQ/MGMT、从 AI ping 保护网段应失败 | 自测报告 |
| D14 | 固化配置备份；缺口进 D60/D90 | 试点包 |
7. 可勾选验收门禁（对齐 D60/D90）
| ID | 门禁 | 否决/警告 | 勾选 |
|---|---|---|---|
| VLAN-01 | 存在独立 CAM / AI / MQ（可合并 MQ+EVD 但须 ACL 等价）；与 PROT 无二层互通 | 否决（叠 D60-09） | □ |
| VLAN-02 | 边缘盒管理口与 RTSP 业务口分离（物理口或防火墙等价） | 否决 | □ |
| VLAN-03 | 防火墙默认 deny；§3 端口表已落地且可导出 | 否决 | □ |
| VLAN-04 | 从 CAM VLAN 无法 TCP 连通 Broker:8883 / SSH:22 | 否决 | □ |
| VLAN-05 | 从 AI/MQ/EVD 无法路由至保护装置网段（traceroute/ACL 日志） | 否决 | □ |
| VLAN-06 | MQTT cmd 抽检无跳闸/软压板/GOOSE；网络+应用双 ACL |
否决（叠 D60-04） | □ |
| VLAN-07 | 证据 endpoint 不在保护网；MinIO 桶策略最小权限 | 否决（叠 EV-D60-04） | □ |
| VLAN-08 | NTP/PTP：盒为客户端；无对保护装置授时服务监听 | 否决 | □ |
| VLAN-09 | OTA 仅白名单；任意 URL 下载失败 | 否决 | □ |
| VLAN-10 | 4G 备路域名白名单；不承载保护业务 | 否决 | □ |
| VLAN-11 | 《禁止跨保》签字 + 接线图含 VLAN | 否决（D60-09） | □ |
| VLAN-12 | 文档声明：非继电保护规程替代件；unknown 已列表 | 警告 | □ |
8. 衔接索引
| 文档 | 本文消费点 |
|---|---|
edge-ai-substation-gateway-bom.md |
双网口/PoE、AI VLAN、禁止跨保、组柜顺序 |
edge-ai-mqtt-hardening-offline-buffer.md |
MQTTS、Broker ACL、断线不堵、≠遥控总线 |
edge-ai-evidence-store-snapshot-retention.md |
证据不出保护网、media_refs、断链仍留证 |
edge-ai-time-sync-ntp-ptp.md |
跟站钟、不反向授时保护、suspect |
edge-ai-d60-d90-acceptance-checklist.md |
D60-04/09、V1/V10 否决项 |
edge-ai-model-signstore-mender-cookbook.md |
OTA 白名单、禁直连任意 URL |
edge-ai-iec61850-cim-mapping.md / edge-ai-scada-104-pointlist-template.md |
DMZ 只读镜像、辅控与保护 LD 隔离 |
9. 参考与缺口
- 公开概念：IEC 62443 zones/conduits；国内电力二次系统安全防护「分区 / 专用 / 横向隔离 / 纵向认证」通行表述；IEC 61850 站控/间隔/过程分层习惯。
- unknown（须现场补）：本站 VLAN ID 与 IP 规划；是否并入安监视频专网；纵向加密/正向隔离具体策略；交换是否支持口绑定与动态 ARP 检测；PTP 域号是否与保护域隔离。
- 非目标：保护定值、GOOSE 订阅表、安控策略——交保护专业。
本文仅落盘调研手册，不改站端规程。实施前与运维、安监、保护专业确认分区与 ACL；任何「AI 进保护网」需求一律拒绝并上升变更评审。