一種符合iec61850-9-2(le)標(biāo)準(zhǔn)的sv報(bào)文加解密方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種符合IEC61850-9-2(LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，包括以下步驟：提取SV報(bào)文中每個(gè)ASDU內(nèi)反映采樣值實(shí)質(zhì)數(shù)值的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，按ASDU順序組合成為待加密數(shù)據(jù)塊；采用TEA算法對(duì)待加密數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密得到等長密文；將密文切割，按ASDU順序覆蓋所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置，得到加密的SV報(bào)文；提取加密的SV報(bào)文中每個(gè)ASDU的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的各段密文，按ASDU順序組合成密文塊；對(duì)所述密文塊用TEA算法進(jìn)行解密得到等長關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊；將關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊切割，按ASDU順序覆蓋所述各段密文位置，得到解密后SV報(bào)文。本發(fā)明能夠有效地保證SV報(bào)文的完整性、保密性和實(shí)時(shí)性。
【專利說明】—種符合IEC61850-9-2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力通信信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種符合IEC61850 - 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中，符合IEC61850 - 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的采樣值傳輸報(bào)文(SV報(bào)文)中包含了實(shí)時(shí)電氣量信息，對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)量以及控制具有極其重要的意義；而且該報(bào)文傳輸頻繁，數(shù)據(jù)量大，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，占據(jù)了電力通信網(wǎng)絡(luò)的大部分帶寬，其安全性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性很大程度上影響著電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0003]而且，在以數(shù)字化變電站為代表的智能電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用的背景下，SV電力報(bào)文有可能跨區(qū)域、跨電網(wǎng)傳輸，使得其更可能遭受竊聽、攻擊、篡改等入侵事件，其在電力信息安全方面的重要性愈發(fā)突出。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的SV報(bào)文信息進(jìn)行加密的有效方法。因此,亟需采用加解密技術(shù)加強(qiáng)SV電力報(bào)文的保密性；但報(bào)文加解密一般需要較大耗時(shí),而SV報(bào)文具有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，SV信號(hào)的通信延遲應(yīng)小于4ms。如何在滿足SV報(bào)文實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)SV報(bào)文的完整性和保密性成為了問題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種保密程度高、加解密耗時(shí)少和硬件適應(yīng)性強(qiáng)的符合IEC61850 - 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明米用的技術(shù)方案是，一種符合IEC61850 - 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，包括以下步驟:
[0007]S1、加密
[0008]SI 1、檢查SV報(bào)文的FCR塊中是否存在CRC32校驗(yàn)碼，若無則對(duì)SV報(bào)文進(jìn)行CRC32運(yùn)算，所得的CRC32校驗(yàn)碼放置于SV報(bào)文的FCR塊中；
[0009]S12、提取SV報(bào)文中每個(gè)ASDU (應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元)內(nèi)反映采樣值實(shí)質(zhì)數(shù)值的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，按ASDU順序組合成為待加密數(shù)據(jù)塊；
[0010]S13、采用TEA算法對(duì)待加密數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密得到等長密文；
[0011]S14、將密文切割，按ASDU順序覆蓋所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置，得到加密的SV報(bào)文；
[0012]S2、解密
[0013]S21、提取加密的SV報(bào)文中每個(gè)ASDU的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的各段密文，按ASDU順序組合成密文塊；
[0014]S22、對(duì)所述密文塊用TEA算法進(jìn)行解密得到等長關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊；
[0015]S23、將關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊切割，按ASDU順序覆蓋所述各段密文位置，得到解密后SV報(bào)文；
[0016]S24、對(duì)解密后SV報(bào)文進(jìn)行CRC32校驗(yàn)，如果校驗(yàn)通過，保留所述SV報(bào)文，完成解密；否則，丟棄所述SV報(bào)文。
[0017]更具體的,所述CRC32校驗(yàn)是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(Cyclic Redundancy Check,CRC)校驗(yàn)，用來檢測(cè)或校驗(yàn)SV報(bào)文加解密、傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，保證報(bào)文的完整性。
[0018]更具體的，所述SV報(bào)文的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是每個(gè)ASDU內(nèi)的Dataset (模擬量采樣值)中的實(shí)際采樣值(ActualValues )。
[0019]在加密算法和密鑰長度一定時(shí)，降低加解密SV報(bào)文耗時(shí)的核心在于減少所需加密的報(bào)文長度。通過分析SV報(bào)文各個(gè)域的信息，提取報(bào)文的關(guān)鍵信息，在其實(shí)時(shí)性和保密性中取得平衡。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，SV報(bào)文在數(shù)據(jù)鏈路層采用IS0/IEC802.3協(xié)議，由MAC地址域、TPID (標(biāo)志協(xié)議標(biāo)識(shí))域、TCI (標(biāo)識(shí)控制信息)域、EtherType (以太網(wǎng)報(bào)文類型)域、APPID (應(yīng)用標(biāo)識(shí))域、Length (長度)域、Reservedl (保留 I)域、Reserved2 (保留 2)域和APDU (應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元，即報(bào)文內(nèi)容)域組成。SV的幀結(jié)構(gòu)，如表1所示。MAC地址域、TPID 域、TCI 域、EtherType 域、APPID 域、Length 域、Reservedl、Reserved2 域的內(nèi)容主要表征SV報(bào)文的通信信息和報(bào)文長度等通信相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容，并不包含SV報(bào)文反映的模擬量采樣值等實(shí)質(zhì)內(nèi)容，因此保持這些內(nèi)容域的內(nèi)容不變，不進(jìn)行加密處理。
[0020]表1SV報(bào)文的幀結(jié)構(gòu)
【權(quán)利要求】
1.一種符合IEC61850 -9 -2(LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、加密 SI 1、檢查SV報(bào)文的FCR塊中是否存在CRC32校驗(yàn)碼，若無則對(duì)SV報(bào)文進(jìn)行CRC32運(yùn)算，所得的CRC32校驗(yàn)碼放置于SV報(bào)文的FCR塊中； 512、提取SV報(bào)文中每個(gè)ASDU內(nèi)反映采樣值實(shí)質(zhì)數(shù)值的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，按ASDU順序組合成為待加密數(shù)據(jù)塊； 513、采用TEA算法對(duì)待加密數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密得到等長密文； 514、將密文切割，按ASDU順序覆蓋所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置，得到加密的SV報(bào)文； 52、解密 521、提取加密的SV報(bào)文中每個(gè)ASDU的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的各段密文，按ASDU順序組合成密文塊； 522、對(duì)所述密文塊用TEA算法進(jìn)行解密得到等長關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊； 523、將關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊切割，按ASDU順序覆蓋所述各段密文位置，得到解密后SV報(bào)文； 524、對(duì)解密后SV報(bào)文進(jìn)行CRC32校驗(yàn)，如果校驗(yàn)通過，保留所述SV報(bào)文，完成解密；否貝U，丟棄所述SV報(bào)文。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種符合IEC61850- 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于:所述CRC32校驗(yàn)是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼校驗(yàn)，用來檢測(cè)或校驗(yàn)SV報(bào)文加解密、傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，保證報(bào)文的完整性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種符合IEC61850- 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于:所述SV報(bào)文的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是每個(gè)ASDU內(nèi)的Dataset中的實(shí)際采樣值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種符合IEC61850- 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于，S12的步驟:首先提取ASDUl的DataSet第一個(gè)模擬量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進(jìn)而提取ASDUl的DataSet第二個(gè)模擬量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，ASDUl的關(guān)鍵數(shù)據(jù)提取完成后接著提取ASDU2的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，按以上順序直至ASDUn，最后得到長度為256*n Bit的待加密數(shù)據(jù)塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種符合IEC61850- 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于，S14的步驟:以32Bit為單位將密文切割，將切割后的各段密文按ASDU順序覆蓋所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置，得到加密的SV報(bào)文。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種符合IEC61850- 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于，S21的步驟:首先提取ASDUl的DataSet第一個(gè)模擬量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的密文，進(jìn)而提取ASDUl的DataSet第二個(gè)模擬量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的密文，ASDUl的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的密文提取完成后接著提取ASDU2的關(guān)鍵數(shù)據(jù)位置的密文，按以上順序直至ASDUn，最后得到長度為256*n Bit的密文塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種符合IEC61850- 9 - 2 (LE)標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文加解密方法，其特征在于，S23的步驟:以32Bit為單位將關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊切割，將切割后的各段關(guān)鍵數(shù)據(jù)按ASDU順序覆蓋所述各段密文位置，得到解密后的SV報(bào)文。
【文檔編號(hào)】H04L9/32GK103716163SQ201310681442
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王智東, 王鋼, 黎永昌, 陳俊威, 林躍歡, 馬新華 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)