CN101360101A - 远程抄表系统的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程抄表系统的数据传输方法，发送端首先对x进行哈希运算得h(x)，同时所述发送端会产生一个随机数，该随机数与预先存储于发送端和接收端的存储器内的序列一一对应，然后，发送端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对h(x)加密后得到b，该b和所述随机数被传送给接收端，接收端根据所述随机数确定相应的所述序列，然后接收端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对b进行解密得到h(x)；在上述过程进行的同时，发送端按照序列对x排序得到x′，该x′被传送给接收端，接收端按照所述序列对x′进行排序得到x″，然后，接收端对x″进行哈希运算得到h(x″)；接收端对h(x)与h(x″)进行比较，如果h(x)与h(x″)为一致，则x″就是x，不然，接收端将收到的数据丢弃并要求发送端按照上述过程进行重发x。

Description

远程抄表系统的数据传输方法

技术领域

本发明涉及信息安全领域，具体讲是一种远程抄表系统的数据传输方法。

背景技术

在国内现有的远程抄表系统中，GPRS、CDMA或HFC已被普遍的用于所述远程抄表系统中，作为所述远程抄表系统的信息传输通道。因为GPRS、CDMA或HFC这类信息传输通道属于公开的共享传输媒介，所以任何用户都可以使用相应的设备轻易的接入所述的信息传输通道，所述的相应的设备可以方便的从市场上购得。因为现有的远程抄表系统通过所述的信息传输通道传输的数据是标准格式的数据，都没有进行加密，所以当用户接入所述的信息传输通道后，就可以调用所述的相应的设备读取并篡改所述的信息传输通道所传输的数据或者将自己修改的数据传输至所述的信息传输通道中，这就使得所述远程抄表系统通过所述的信息传输通道传输的数据受到严重的威胁，因为所述远程抄表系统通过所述的信息传输通道传输的很大一部分数据是用户的用电数据，如果非法入侵者对用户的用电数据进行篡改，那么监控中心读取的用户的用电数据将是错误的，所以这就给偷电提供了机会，更甚者将给破坏分子留下方便之门。上述现象的存在极不利于电力事业的发展，最终损害的将是供需双方的根本利益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点，提供一种能够实现数据安全传输的远程抄表系统的数据传输方法。

本发明的技术方案是，提供一种远程抄表系统的数据传输方法，其实现方式为：x是要传输的一组原始数据，远程抄表系统的发送端首先对x进行哈希运算得到一组数据，该数据被记为h(x)，同时所述发送端会产生一个随机数，该随机数与预先存储于远程抄表系统的发送端和接收端的存储器内的序列一一对应，不同的随机数对应不同的序列，然后，所述发送端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对h(x)加密后得到一组数据，该数据被记为b，该b和所述随机数通过信息传输通道被传送给远程抄表系统的接收端，所述接收端接收到所述b和所述随机数后，首先根据所述随机数确定相应的所述序列，然后所述接收端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对b进行解密得到所述的h(x)；在上述过程进行的同时，所述发送端按照所述随机数所对应的序列对x排序得到一组数据，该数据被记为x′，该x′通过信息传输通道被传送给所述接收端，所述接收端接收到x′后，首先按照所述随机数所对应的序列对x′进行排序得到一组数据，该数据被记为x″，然后，所述接收端对x″进行哈希运算得到一组数据，该数据被记为h(x″)；所述接收端对h(x)与h(x″)进行比较，如果h(x)与h(x″)为一致，则所述x″就是x，如果h(x)与h(x″)为不一致，所述接收端将收到的数据丢弃并要求发送端按照上述过程进行重发。

采用上述方法后，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点及有意效果：因为采用了哈希运算对x进行加密，所以对于加密的这部分数据是无法进行解读的，所述的加密的这部分数据在外界看来都是一些无意义的代码；因为在发送前，所述发送端对x进行了重新排序，而排序的依据是随机数指向的序列，也就是说所述发送端使用一个随机的顺序对x进行了排序，所以外界在不知道这个序列的情况下是无法读懂重新排序后的数据的，而所述序列已预先存储于所述的发送端和接收端的存储器中，一般人员是无法接触到的，而且每次发送时所采用的序列都是随机抽取的，这样就确保了重新排序的这部分数据不会被外界解读出来；除了上述两个措施，所述接收端还对接收到的数据进行验证，因为哈希运算的单向性，确保了只能是同样的数据才能保证哈希运算后得到的值是一致的。所述x经过上述几个过程后，虽然信息传输通道是共享的传输媒介，是不安全的，但是所述x仍然能被安全的传输。

作为改进，所述哈希运算为MD5算法的简化算法，这样，现有远程抄表系统的以低速单片机为核心的发送端和接收端也能够快速、准确的进行运算，节省现有信息传输系统的改造成本。

作为进一步改进，所述远程抄表系统的发送端的存储器内的序列的种类和数量与接收端的存储器内的序列的种类和数量是一样的，这样，不仅有利于提高所述存储器的使用效率，而且能保证整个信息传输系统的高效、可靠的工作。

作为进一步改进，所述信息传输通道为GPRS网络，因为现有的GPRS网络覆盖面广，信号强，所以有益于本发明的推广使用，设备改造成本很低。

附图说明

附图是本发明提供的一种远程抄表系统的数据传输方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

x是要传输的一组原始数据，远程抄表系统的发送端首先对x进行哈希运算得到一组数据，该数据被记为h(x)，同时所述发送端会产生一个随机数，该随机数与预先存储于远程抄表系统的发送端和接收端的存储器内的序列一一对应，不同的随机数对应不同的序列，然后，所述发送端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对h(x)加密后得到一组数据，该数据被记为b，该b和所述随机数通过信息传输通道被传送给远程抄表系统的接收端，所述接收端接收到所述b和所述随机数后，首先根据所述随机数确定相应的所述序列，然后所述接收端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对b进行解密得到所述的h(x)；在上述过程进行的同时，所述发送端按照所述随机数所对应的序列对x排序得到一组数据，该数据被记为x′，该x′通过信息传输通道被传送给所述接收端，所述接收端接收到x′后，首先按照所述随机数所对应的序列对x′进行排序得到一组数据，该数据被记为x″，然后，所述接收端对x″进行哈希运算得到一组数据，该数据被记为h(x″)；所述接收端对h(x)与h(x″)进行比较，如果h(x)与h(x″)为一致，则所述x″就是x，如果h(x)与h(x″)为不一致，所述接收端将收到的数据丢弃并要求发送端按照上述过程进行重发。上述过程如附图所示。

所述x为一个字符串，该字符串的长度由用户需要来定制，一般为8字节到13字节范围内。

所述哈希运算为MD5算法的简化算法；所述h(x)为一个字符串。所述MD5算法的简化算法描述如下：

对于给定的字符串x，可以将其分解成以下的形式：x＝x₀x₁x₂…x_n-1，其中x_i(0≤i≤n-1)是长为2个字节(16比特)的子串，最后的子串不足16比特的，补1以补足16比特，n由x的长度确定，定义以下运算：

$f(x,y,z)=(x\∩y)\∪(\stackrel{\‾}{x}\∩z),$

g(x，y，z)＝(x∩y)∪(y∩z)∪(x∩z)，

h(x，y，z)＝x⊕y⊕z，

F(x，y，z)表示x＝[x+f(x，y，z)]，＜＜1，

G(x，y，z)表示y＝[y+g(x，y，z)]，＜＜3，

H(x，y，z)表示z＝[z+h(x，y，z)]，＜＜5，

其中∩为与运算，∪为或运算，—为反运算，⊕为异或运算，＜＜为循环左移运算，所述＜＜后面的数字表示每次循环左移几位。

运算过程用程序段表示如下：

首先预先设定y和z，在本实施例里，设y＝01234567，z＝FEDCBA，

FOR i＝0 to n-1，do；

x＝x_i

F(x，y，z)；

G(x，y，z)；

H(x，y，z)；

NEXT

上述程序段首先对x进行分组，然后代入辅助数y和z，经过循环运算后最后得到H(x，y，z)，该H(x，y，z)就是所述哈希运算后得到的值，也就是指的h(x)和h(x″)，在本实施例中，经过循环运算后最后得到的H(x，y，z)为一个8个字节(64比特)的字符串。

所述随机数为所述发送端的脉冲累加器产生的一个二进制数。所述随机数被用来作为所述序列的索引，所述发送端和所述接收端通过随机数可以查找位于所述发送端和所述接收端的存储器内的序列。

所述序列为一个字符串，该字符串的长度和x的长度一致。所述序列其实是一个排列组合，比如某个序列为ABCDE，只要改变其中任一字符的位置就可以组成新的序列，比如BACDE，如果以ABCDE为标准序列，那么所述序列的个数为5的阶乘，如果x的长度为n，那么所述序列的个数为n的阶乘。

所述发送端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对h(x)加密后得到一组数据，该数据被记为b，是指所述发送端通过所述序列所对应的字符串转化而来的二进制数的每一位与所述h(x)所对应的字符串转化而来的二进制数的对应位进行异或运算后得到一个二进制数，该二进制数为所述b。比如所述序列所对应的字符串转化而来的二进制数为1110101001101101，h(x)所对应的字符串转化而来的二进制数为01100101，那么经过上述异或运算后得到的b为1000111101101101。

所述接收端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对b进行解密得到所述的h(x)，是指所述接收端通过所述序列所对应的字符串转化而来的二进制数的每一位与所述b所对应的字符串转化而来的二进制数的对应位进行异或运算后得到一个二进制数，该二进制数为所述h(x)。比如所述b就为上述的1000111101101101，所述序列为1110101001101101，那么经过上述异或运算后得到0110010100000000，由二进制编码的原理知道，0110010100000000就是01100101，也就是h(x)。

所述远程抄表系统的发送端的存储器内的序列的种类和数量与接收端的存储器内的序列的种类和数量是一样的。

所述信息传输通道为GPRS网络。

所述发送端按照所述随机数所对应的序列对x排序得到一组数据，该数据被记为x′，是指所述x的字符与所述序列的字符一一对应来重新生成一个字符串x′，比如上述序列为BACDE，所述x为35786，那么x的第一位3对应所述序列的第二位A，x的第二位5对应所述序列的第一位B，因为这里所遵循的是字母的顺序，所以所述35786按序列BACDE排序后得到的应该是53786，如果所述序列为ECADB，那么所述35786按序列ECADB排序后得到的应该是67385。

所述接收端接收到x′后，首先按照所述随机数所对应的序列对x′进行排序，使x′恢复为x″，是指所述接收端按照所述序列的顺序将x′进行排序，使x′恢复成原来顺序的字符串，比如上述的序列为ECADB，所述的x′为67385，那么x″就应该是35786，即按照ECADB变为ABCDE的规则来进行排序。

从本例中可以看出，所述x″就是所述x，但是x′存在被修改的风险，所以所述接收端还得对x″进行验证，以排除上述风险，所述接收端对h(x)和h(x″)进行比较，判断两者是否一致，这样就可以很好的完成验证的过程。

所述发送端和所述接收端所代表的硬件设备都是原有的设备，在这里就不加赘述。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明适用的范围不局限于上述实施例，比如：所述信息传输通道可以为CDMA网络。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1、一种远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：x是要传输的一组原始数据，远程抄表系统的发送端首先对x进行哈希运算得到一组数据，该数据被记为h(x)，同时所述发送端会产生一个随机数，该随机数与预先存储于远程抄表系统的发送端和接收端的存储器内的序列一一对应，不同的随机数对应不同的序列，然后，所述发送端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对h(x)加密后得到一组数据，该数据被记为b，该b和所述随机数通过信息传输通道被传送给远程抄表系统的接收端，所述接收端接收到所述b和所述随机数后，首先根据所述随机数确定相应的所述序列，然后所述接收端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对b进行解密得到所述的h(x)；在上述过程进行的同时，所述发送端按照所述随机数所对应的序列对x排序得到一组数据，该数据被记为x′，该x′通过信息传输通道被传送给所述接收端，所述接收端接收到x′后，首先按照所述随机数所对应的序列对x′进行排序得到一组数据，该数据被记为x″，然后，所述接收端对x″进行哈希运算得到一组数据，该数据被记为h(x″)；所述接收端对h(x)与h(x″)进行比较，如果h(x)与h(x″)为一致，则所述x″就是x，如果h(x)与h(x″)为不一致，所述接收端将收到的数据丢弃并要求发送端按照上述过程进行重发。

2、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述x为一个字符串。

3、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述哈希运算为MD5算法的简化算法。

4、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述随机数为所述发送端的脉冲累加器产生的一个二进制数。

5、根据权利要求1或2所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述序列为一个字符串，该字符串的长度和x的长度一致。

6、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述发送端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对h(x)加密后得到一组数据，该数据被记为b，是指所述发送端通过所述序列所对应的字符串转化而来的二进制数的每一位与所述h(x)所对应的字符串转化而来的二进制数的对应位进行异或运算后得到一个二进制数，该二进制数为所述b。

7、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述接收端以所述序列为密钥，用一次性加密方法对b进行解密得到所述的h(x)，是指所述接收端通过所述序列所对应的字符串转化而来的二进制数的每一位与所述b所对应的字符串转化而来的二进制数的对应位进行异或运算后得到一个二进制数，该二进制数为所述h(x)。

8、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述远程抄表系统的发送端的存储器内的序列的种类和数量与接收端的存储器内的序列的种类和数量是一样的。

9、根据权利要求1所述的远程抄表系统的数据传输方法，其特征在于：所述信息传输通道为GPRS网络。