本發(fā)明涉及電網(wǎng)安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，如何解決故障指示器等監(jiān)測(cè)終端與主站之間的交互安全性并兼顧交互的效率是各方所共同關(guān)注的話題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于公開(kāi)一種監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，以在兼顧效率的同時(shí)提高交互的安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法，包括：

在主站側(cè)部署主站密碼機(jī)，監(jiān)測(cè)終端內(nèi)集成有終端esam(embeddedsecureaccessmodule，嵌入式安全控制模塊)芯片，且主站密碼機(jī)和終端esam芯片中的密鑰均由同一密鑰管理系統(tǒng)發(fā)行；

主站和監(jiān)測(cè)終端在進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互之前，主站和監(jiān)測(cè)終端通過(guò)簽名驗(yàn)證和私有密鑰驗(yàn)證對(duì)方身份的合法性；雙方認(rèn)證通過(guò)后，根據(jù)預(yù)設(shè)的與類型標(biāo)識(shí)符相對(duì)應(yīng)的加密規(guī)則，對(duì)交互消息中需要加密的數(shù)據(jù)，采用相對(duì)應(yīng)的加密算法進(jìn)行加密處理，其中，數(shù)據(jù)的簽名和鑒簽、會(huì)話密鑰協(xié)商、以及遙控和參數(shù)設(shè)置命令采用sm2算法；數(shù)據(jù)簽名過(guò)程中的摘要計(jì)算采用sm3算法；其他的數(shù)據(jù)加解密采用sm1算法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括：

主站及部署在主站側(cè)的主站密碼機(jī)，集成有esam芯片的監(jiān)測(cè)終端，以及用于發(fā)行及管理主站密碼機(jī)和終端esam芯片中的密鑰的密鑰管理系統(tǒng)；

其中，主站和監(jiān)測(cè)終端，各用于在進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互之前，通過(guò)簽名驗(yàn)證和私有密鑰驗(yàn)證對(duì)方身份的合法性；雙方認(rèn)證通過(guò)后，根據(jù)預(yù)設(shè)的與類型標(biāo)識(shí)符相對(duì)應(yīng)的加密規(guī)則，對(duì)交互消息中需要加密的數(shù)據(jù)，采用相對(duì)應(yīng)的加密算法進(jìn)行加密處理，其中，數(shù)據(jù)的簽名和鑒簽、會(huì)話密鑰協(xié)商、以及遙控和參數(shù)設(shè)置命令采用sm2算法；數(shù)據(jù)簽名過(guò)程中的摘要計(jì)算采用sm3算法；其他的數(shù)據(jù)加解密采用sm1算法。

本發(fā)明具有以下有益效果：

對(duì)交互消息中需要加密的數(shù)據(jù)，根據(jù)表征交互消息類型的類型標(biāo)識(shí)符一一設(shè)定差異化的加密規(guī)則，例如：使得可對(duì)總召、事件上報(bào)、遙控報(bào)文等電力監(jiān)測(cè)的重要信息進(jìn)行分等級(jí)加密甚至多重加密，而對(duì)流程中初始化、鏈路復(fù)位、對(duì)時(shí)、心跳測(cè)試等消息則可免除加密；從而使得本發(fā)明在兼顧效率的同時(shí)提高交互的安全性。

下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開(kāi)一種監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法。

如圖1所示，本實(shí)施例方法包括：

步驟s1、在主站側(cè)部署主站密碼機(jī)，監(jiān)測(cè)終端內(nèi)集成有終端esam芯片，且主站密碼機(jī)和終端esam芯片中的密鑰均由同一密鑰管理系統(tǒng)發(fā)行。

步驟s2、主站和監(jiān)測(cè)終端在進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互之前，主站和監(jiān)測(cè)終端通過(guò)簽名驗(yàn)證和私有密鑰驗(yàn)證對(duì)方身份的合法性；雙方認(rèn)證通過(guò)后，根據(jù)預(yù)設(shè)的與類型標(biāo)識(shí)符相對(duì)應(yīng)的加密規(guī)則，對(duì)需要加密的數(shù)據(jù)，采用相對(duì)應(yīng)的加密算法進(jìn)行加密處理，其中，數(shù)據(jù)的簽名和鑒簽、會(huì)話密鑰協(xié)商、以及遙控和參數(shù)設(shè)置命令采用sm2算法；數(shù)據(jù)簽名過(guò)程中的摘要計(jì)算采用sm3算法；其他的數(shù)據(jù)加解密采用sm1算法。

在該步驟中，其中，類型標(biāo)識(shí)符用于表征交互消息類型，例如：用于身份認(rèn)證的交互消息所對(duì)應(yīng)的類型標(biāo)識(shí)符為：0xf1；用于公鑰驗(yàn)證的交互消息所對(duì)應(yīng)的類型標(biāo)識(shí)符為：0xf2；用于更新公鑰的交互消息所對(duì)應(yīng)的類型標(biāo)識(shí)符為：0xf3；用于更新對(duì)稱密鑰的交互消息所對(duì)應(yīng)的類型標(biāo)識(shí)符為：0xf4；用于密鑰協(xié)商的交互消息所對(duì)應(yīng)的類型標(biāo)識(shí)符為：0xf5；用于獲取終端隨機(jī)數(shù)的交互消息所對(duì)應(yīng)的類型標(biāo)識(shí)符為：0xf6；……；等等。

在該步驟中，根據(jù)表征交互消息類型的類型標(biāo)識(shí)符一一設(shè)定差異化的加密規(guī)則，例如：使得可對(duì)總召、事件上報(bào)、遙控報(bào)文等電力監(jiān)測(cè)的重要信息進(jìn)行分等級(jí)加密甚至多重加密，而對(duì)流程中初始化、鏈路復(fù)位、對(duì)時(shí)、心跳測(cè)試等消息則可免除加密；從而使得本發(fā)明在兼顧效率的同時(shí)提高交互的安全性。其中，sm1算法為對(duì)稱算法，具有加密速度快的特點(diǎn)；sm2算法為非對(duì)稱算法，具有安全級(jí)別高的特點(diǎn)；sm3算法為數(shù)據(jù)壓縮算法。而且，本實(shí)施例還可以進(jìn)一步在傳輸數(shù)據(jù)后附加基于對(duì)稱密鑰的消息認(rèn)證碼mac以加強(qiáng)數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)。

優(yōu)選的，本實(shí)施例在預(yù)設(shè)的與類型標(biāo)識(shí)符相對(duì)應(yīng)的加密規(guī)則中，可以在主站與檢測(cè)終端之間面向同一類型標(biāo)識(shí)符的消息一次交互過(guò)程中，采用上行加密或下行加密的單向加密方式替換雙向加密方式。例如：在主站下發(fā)的公鑰驗(yàn)證請(qǐng)求中不加密，而由監(jiān)測(cè)終端對(duì)回復(fù)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；又例如：主站對(duì)下發(fā)的對(duì)稱密鑰更新請(qǐng)求中攜帶的公鑰更新密文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，而監(jiān)測(cè)終端對(duì)回復(fù)的執(zhí)行結(jié)果不進(jìn)行加密；再例如：監(jiān)測(cè)終端對(duì)事件上報(bào)的信息進(jìn)行加密，主站對(duì)回復(fù)確認(rèn)的信息不進(jìn)行加密。藉此以在確保交互安全性的前提下進(jìn)一步提高交互效率。

在上述步驟s2中，通常的安全交互流程包括下述方面：

1)系統(tǒng)認(rèn)證流程

系統(tǒng)認(rèn)證通過(guò)國(guó)密sm1算法實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)認(rèn)證的目的是主站對(duì)監(jiān)測(cè)終端的合法性進(jìn)行認(rèn)證，在遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)終端之前，確保監(jiān)測(cè)終端屬于本主站管理，并具有遠(yuǎn)程控制執(zhí)行功能，且雙方具有對(duì)等密鑰。

流程如下：

a、主站選擇監(jiān)測(cè)終端，與監(jiān)測(cè)終端建立連接，并下發(fā)隨機(jī)數(shù)r1；

b、監(jiān)測(cè)終端用系統(tǒng)認(rèn)證密鑰加密隨機(jī)數(shù)r1，并將加密結(jié)果返回主站；

c、主站判斷加密結(jié)果的正確性，驗(yàn)證監(jiān)測(cè)終端的合法性。

2)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置流程

遠(yuǎn)程控制是主站對(duì)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行參數(shù)設(shè)置功能。其安全流程如下：

a、系統(tǒng)身份認(rèn)證通過(guò)之后，主站對(duì)監(jiān)測(cè)終端下發(fā)設(shè)置參數(shù)時(shí)；主站用主站私鑰對(duì)下發(fā)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行簽名，將簽名后的數(shù)據(jù)下發(fā)給監(jiān)測(cè)終端；

b、監(jiān)測(cè)終端接收到設(shè)置參數(shù)之后，首先用相應(yīng)的公鑰驗(yàn)證簽名的正確性；簽名正確則執(zhí)行，否則不執(zhí)行。執(zhí)行后，將執(zhí)行結(jié)果返回主站。

3)密鑰更新流程

密鑰更新流程用于對(duì)監(jiān)測(cè)終端內(nèi)的密鑰進(jìn)行修改，其包括對(duì)稱密鑰更新和非對(duì)稱密鑰更新。密鑰更新的安全防護(hù)機(jī)制采用“密文+簽名”的機(jī)制。

4)公鑰驗(yàn)證流程

公鑰驗(yàn)證主要是驗(yàn)證監(jiān)測(cè)終端內(nèi)的公鑰是否與主站的私鑰一致，確保系統(tǒng)密鑰的統(tǒng)一性，是對(duì)密鑰更新后的結(jié)果性驗(yàn)證，其安全機(jī)制與配電應(yīng)用相同，通過(guò)監(jiān)測(cè)終端側(cè)用要驗(yàn)證公鑰加密給定隨機(jī)數(shù)，主站側(cè)用對(duì)應(yīng)私鑰解密并驗(yàn)證隨機(jī)數(shù)的正確性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5)會(huì)話密鑰因子協(xié)商及數(shù)據(jù)傳輸保護(hù)流程

為了杜絕對(duì)稱密鑰頻繁使用所帶來(lái)的泄露風(fēng)險(xiǎn)，在主站和終端數(shù)據(jù)交互時(shí)采用臨時(shí)會(huì)話密鑰確保數(shù)據(jù)的保密性和完整性。臨時(shí)會(huì)話密鑰是通過(guò)主站和監(jiān)測(cè)終端協(xié)商生成的，并使得各個(gè)監(jiān)測(cè)終端的密鑰都是唯一的；一次協(xié)商可多次重復(fù)使用，為了確保安全性，可定期協(xié)商會(huì)話密鑰。具體的協(xié)商過(guò)程可通過(guò)下述步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1、主站取隨機(jī)數(shù)r3，用主站私鑰簽名隨機(jī)數(shù)r3，將r3和簽名發(fā)送監(jiān)測(cè)終端。

步驟2、監(jiān)測(cè)終端收到主站數(shù)據(jù)后，用主站公鑰驗(yàn)證主站簽名的正確性，并取隨機(jī)數(shù)r4，用r3⊕r4的值作為會(huì)話密鑰因子，檢測(cè)終端用會(huì)話密鑰因子分散傳輸保護(hù)密鑰子密鑰，生成臨時(shí)會(huì)話密鑰，用臨時(shí)會(huì)話密鑰加密隨機(jī)數(shù)r3，將加密結(jié)果和r4一起用主站公鑰加密，然后將最終加密結(jié)果發(fā)送主站。

步驟3、主站首先用主站私鑰解密接收的數(shù)據(jù)，獲得隨機(jī)數(shù)r4和臨時(shí)會(huì)話密鑰對(duì)r3的加密結(jié)果；主站用已知的r3和r4通過(guò)密鑰分散生成臨時(shí)會(huì)話密鑰，并用生成的臨時(shí)會(huì)話密鑰加密r3，將加密結(jié)果與終端上傳的加密結(jié)果比對(duì)，如相同，則會(huì)話密鑰因子協(xié)商成功。

完成上述協(xié)商之后，主站和監(jiān)測(cè)終端之間的遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)用臨時(shí)會(huì)話密鑰保護(hù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸采用密文+mac保護(hù)方式。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，在主站和監(jiān)測(cè)終端在進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互之前，將監(jiān)測(cè)終端中的生產(chǎn)密鑰替換為運(yùn)行密鑰，以防止監(jiān)測(cè)終端廠家干預(yù)監(jiān)測(cè)終端的運(yùn)行，杜絕系統(tǒng)密鑰外泄。藉此，引入生產(chǎn)密鑰之后，主要影響有以下幾點(diǎn)：

1)對(duì)監(jiān)測(cè)終端生產(chǎn)的影響

a、由于監(jiān)測(cè)終端內(nèi)嵌入了esam模塊，所以終端廠家中標(biāo)后，首先依據(jù)中標(biāo)數(shù)量向電力公司指定的單位或部門購(gòu)買相應(yīng)數(shù)量的esam模塊。

b、生產(chǎn)時(shí)esam模塊內(nèi)的密鑰是生產(chǎn)密鑰，防止密鑰泄露。

c、監(jiān)測(cè)終端生產(chǎn)完成后，供貨到電力公司后，電力公司對(duì)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行安全檢測(cè)，檢測(cè)通過(guò)，將終監(jiān)測(cè)端的密鑰修改為正式運(yùn)行密鑰，然后掛網(wǎng)運(yùn)行(電力公司也可以將終端掛到現(xiàn)場(chǎng)之后，通過(guò)主站遠(yuǎn)程修改監(jiān)測(cè)終端的密鑰)。修改密鑰的目的是防止終端廠家干預(yù)終端的運(yùn)行，杜絕系統(tǒng)密鑰外泄。

2)對(duì)電力公司運(yùn)行維護(hù)的影響

a、監(jiān)測(cè)終端采用安全防護(hù)功能之后，關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在esam模塊中，確保了數(shù)據(jù)的安全性；同時(shí)也杜絕了不良分子通過(guò)公網(wǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行蓄意攻擊。

b、電力公司要搭建密鑰管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)的密鑰。加強(qiáng)了電力公司對(duì)監(jiān)測(cè)終端的管控力度。

c、終端廠家再對(duì)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行維護(hù)時(shí)，需要獲得電力公司的密鑰授權(quán)，加強(qiáng)了電力公司對(duì)終端廠家的管理力度。

d、監(jiān)測(cè)終端因故障更換，換下來(lái)的監(jiān)測(cè)終端返回終端廠家維修時(shí)，需要電力公司將運(yùn)行密鑰修改為生產(chǎn)密鑰，杜絕密鑰泄露。

綜上，本實(shí)施例中的監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法，通過(guò)在主站和監(jiān)測(cè)終端之間進(jìn)行雙向認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)解密、數(shù)據(jù)簽名等安全防護(hù)機(jī)制，確保主站和終端之間數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可用性；從而實(shí)現(xiàn)信息的防泄漏、防篡改，杜絕對(duì)終端的重放、接管等惡意攻擊。提高了系統(tǒng)的整體安全性，能夠有效抵制借助公共網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的各種攻擊和破壞，大大提升了監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)的可信度，為生產(chǎn)決策提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，提高了電力公司的生產(chǎn)管理水平。

實(shí)施例2

與上述方法實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的，本實(shí)施例公開(kāi)一種監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括：

主站及部署在主站側(cè)的主站密碼機(jī)，集成有esam芯片的監(jiān)測(cè)終端，以及用于發(fā)行及管理主站密碼機(jī)和終端esam芯片中的密鑰的密鑰管理系統(tǒng)；

其中，主站和監(jiān)測(cè)終端，各用于在進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互之前，通過(guò)簽名驗(yàn)證和私有密鑰驗(yàn)證對(duì)方身份的合法性；雙方認(rèn)證通過(guò)后，根據(jù)預(yù)設(shè)的與類型標(biāo)識(shí)符相對(duì)應(yīng)的加密規(guī)則，對(duì)交互消息中需要加密的數(shù)據(jù)，采用相對(duì)應(yīng)的加密算法進(jìn)行加密處理，其中，數(shù)據(jù)的簽名和鑒簽、會(huì)話密鑰協(xié)商、以及遙控和參數(shù)設(shè)置命令采用sm2算法；數(shù)據(jù)簽名過(guò)程中的摘要計(jì)算采用sm3算法；其他的數(shù)據(jù)加解密采用sm1算法?？蛇x的，需要加密的數(shù)據(jù)包括總召、事件上報(bào)和遙控報(bào)文。

優(yōu)選的，本系統(tǒng)中的主站和/或檢測(cè)終端，還用于在傳輸數(shù)據(jù)后附加基于對(duì)稱密鑰的消息認(rèn)證碼以加強(qiáng)數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)。

本系統(tǒng)中，在上述預(yù)設(shè)的與類型標(biāo)識(shí)符相對(duì)應(yīng)的加密規(guī)則中，在主站與檢測(cè)終端之間面向同一類型標(biāo)識(shí)符的消息一次交互過(guò)程中，可采用上行加密或下行加密的單向加密方式替換雙向加密方式。

進(jìn)一步的，本系統(tǒng)中的密鑰管理系統(tǒng)，還用于在主站和監(jiān)測(cè)終端在進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互之前，將監(jiān)測(cè)終端中的生產(chǎn)密鑰替換為運(yùn)行密鑰，以防止監(jiān)測(cè)終端廠家干預(yù)監(jiān)測(cè)終端的運(yùn)行，杜絕系統(tǒng)密鑰外泄。

綜上，本發(fā)明公開(kāi)的監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)接入電力信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，對(duì)交互消息中需要加密的數(shù)據(jù)，根據(jù)表征交互消息類型的類型標(biāo)識(shí)符一一設(shè)定差異化的加密規(guī)則，例如：使得可對(duì)總召、事件上報(bào)、遙控報(bào)文等電力監(jiān)測(cè)的重要信息進(jìn)行分等級(jí)加密甚至多重加密，而對(duì)流程中初始化、鏈路復(fù)位、對(duì)時(shí)、心跳測(cè)試等消息則可免除加密；從而使得本發(fā)明在兼顧效率的同時(shí)提高交互的安全性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。