CN107659405B - 一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，基于IEC 62351安全体系，用SM4对称加密算法加密需要发送的数据，采用国密SM3算法对加密后的密文计算杂凑值，采用私钥加密杂凑值，采用SM2非对称加密算法加密SM4算法的密钥，并加入身份信息和密钥定期更新机制，充分保证信息安全。本发明采用国产加密算法，加密算法更加安全且无国外算法可利用后门，加密方式采用对称加密与非对称加密结合的方式，加密解密效率更高、更安全。

Description

一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法
技术领域
本发明涉及一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，属于电力通信技术领域。
背景技术
随着通信、计算机行业的不断发展，信息化技术在变电站中的应用也越来越广泛，面临的问题也越来越多。近些年网络安全形势越发复杂，国内外出现过多次电力系统安全事故，造成了国家基础设施大规模的受损，可见电力系统的安全稳定运行是关乎到人民日常生活的重大工程，所以电力系统的网络安全需要受到更多关注。变电站远动通信的传输距离长，在传输线路上并没有足够的加密保护，容易给不法分子入侵系统有可趁之机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，把原本明文传输的数据进行加密，使不法分子即使截获报文也不能得到可用信息，保证远动传输数据的安全性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，
所述加密包括以下步骤：
11)A随机生成密钥Key；
12)A通过密钥Key给需要发送的明文Data加密得到Key(Data)；
13)对加密后的密文Key(Data)计算杂凑值得到HA(Key(Data))；
14)用A的私钥dA加密杂凑值HA(Key(Data))得到dA(HA(Key(Data)))；
15)A在密钥服务器上取得B的公钥PB；
16)用B的公钥PB对密钥Key进行加密得到PB(Key)；
17)把加密后的密文Key(Data)、加密后的杂凑值dA(HA(Key(Data)))和加密后的密钥PB(Key)打包发送给B，发送的通道为变电站远动通道；
所述解密包括以下步骤：
21)B从密钥服务器上取得A的公钥PA；
22)用公钥PA解密dA(HA(Key(Data)))，得到H′(Key(Data))；
23)利用SM3杂凑算法算出Key(Data)的杂凑值HB(Key(Data))；
24)比较H′(Key(Data))、HB(Key(Data))，不相同则报错并退出；如果相同，则继续；
25)用B的私钥dB解密PB(Key)，得到Key；
26)用解密得到的Key来解密Key(Data)得到Data。
前述的步骤11)中，密钥Key的长度为128比特，必须随机产生并进行定时更新，在对安全要求特别高的情况下，每一次加密的Key都不相同。
前述的步骤12)中，采用国密SM4算法进行加密。
前述的步骤13)中，采用国密SM3算法计算杂凑值。
前述的步骤14)和所述步骤16)均采用国密SM2算法进行加密。
前述的步骤22)和所述步骤25)均采用国密SM2算法进行解密。
前述的步骤26)采用国密SM4算法进行解密。
前述的国密SM4算法和国密SM2算法的密钥需定期更新，使用者根据自己的需求设计定期更新的周期。
前述的国密SM4算法的密钥更新通过定时器触发密钥更改事件，随机生成128比特SM4算法的密钥Key。
前述的国密SM2算法的密钥更新时首先发送密钥更换请求，对方收到请求并回复确认后进行密钥更换流程；然后利用SM4算法的密钥来加密后进行传输，并附上身份信息。
本发明所达到的有益效果为：
本发明采用国产加密算法，加密算法更加安全且无国外算法可利用后门，加密方式采用对称加密与非对称加密结合的方式，加密解密效率更高、更安全。本发明应用于变电站主子站间传输的数据加密，提高变电站远动通信的安全性。
附图说明
图1为本加密方法的加密实施流程图。
图2为本加密方法的解密实施流程图。
图3为本加密方法的密钥更换流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的变电站主子站间数据通信的加密解密方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)A随机生成密钥Key，Key的长度为128比特，必须随机产生并进行定时更新，在对安全要求特别高的情况下，可以每一次加密的Key都不相同。
2)A通过密钥Key给需要发送的明文Data加密得到Key(Data)，该步骤中采用国密SM4算法进行加密。
3)对加密后的密文Key(Data)计算杂凑值得到HA(Key(Data))，该步骤中采用国密SM3算法计算杂凑值。
4)用A的私钥dA加密杂凑值HA(Key(Data))得到dA(HA(Key(Data)))，该步骤中采用国密SM2算法进行加密。
5)A在密钥服务器上取得B的公钥PB。
6)用B的公钥PB对密钥Key进行加密得到PB(Key)，该步骤中采用国密SM2算法进行加密。
6)把加密后的密文Key(Data)、加密后的杂凑值dA(HA(Key(Data)))和加密后的密钥PB(Key)打包发送给B，发送的通道为变电站远动通道。
如图2所示，解密流程如下：
1)B从密钥服务器上取得A的公钥PA；
2)用公钥PA解密dA(HA(Key(Data)))，得到H′(Key(Data))，解密算法为国密SM2算法；
3)利用SM3杂凑算法算出Key(Data)的杂凑值HB(Key(Data))；
4)比较H′(Key(Data))、HB(Key(Data))，不相同则报错并退出；如果相同，则继续；
5)用B的私钥dB解密PB(Key)，得到Key，解密算法为国密SM2算法。
6)用解密得到的Key来解密Key(Data)得到Data，解密算法为国密SM4算法。
加密过程中，SM4算法和SM2算法的密钥定期更新机制，使用者可以根据自己的需求进行定期更新的周期，如SM4算法的密钥每天更新，SM2算法的密钥每周更新。SM4算法的密钥更换通过定时器触发密钥更改事件，随机生成128比特SM4算法的密钥Key，极端情况可以考虑每次传输的Key都不相同。SM2算法的密钥更换首先通过现有的有效加密手段发送密钥更换请求，对方收到请求并回复确认后可进行密钥更换流程；然后可以通过现有的有效加密手段来更换密钥，SM2密钥更换流程如图3所示，即利用SM4算法的密钥来加密新的SM2密钥后进行传输，并附上身份信息，保证了密钥更换的安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，
所述加密包括以下步骤：
11)数据发送方A随机生成密钥Key；
12)数据发送方A通过密钥Key给需要发送的明文Data加密得到Key(Data)；
13)对加密后的密文Key(Data)计算杂凑值得到HA(Key(Data))；
14)用数据发送方A的私钥dA加密杂凑值HA(Key(Data))得到dA(HA(Key(Data)))；
15)数据发送方A在密钥服务器上取得数据接收方B的公钥PB；
16)用数据接收方B的公钥PB对密钥Key进行加密得到PB(Key)；
17)把加密后的密文Key(Data)、加密后的杂凑值dA(HA(Key(Data)))和加密后的密钥PB(Key)打包发送给数据接收方B，发送的通道为变电站远动通道；
所述解密包括以下步骤：
21)数据接收方B从密钥服务器上取得数据发送方A的公钥PA；
22)用公钥PA解密dA(HA(Key(Data)))，得到H′(Key(Data))；
23)利用SM3杂凑算法算出Key(Data)的杂凑值HB(Key(Data))；
24)比较H′(Key(Data))、HB(Key(Data))，不相同则报错并退出；如果相同，则继续；
25)用数据接收方B的私钥dB解密PB(Key)，得到Key；
26)用解密得到的Key来解密Key(Data)得到Data。
2.根据权利要求1所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述步骤11)中，密钥Key的长度为128比特，必须随机产生并进行定时更新，在对安全要求特别高的情况下，每一次加密的Key都不相同。
3.根据权利要求1所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述步骤12)中，采用国密SM4算法进行加密。
4.根据权利要求1所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述步骤13)中，采用国密SM3算法计算杂凑值。
5.根据权利要求1所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述步骤14)和所述步骤16)均采用国密SM2算法进行加密。
6.根据权利要求1所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述步骤22)和所述步骤25)均采用国密SM2算法进行解密。
7.根据权利要求1所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述步骤26)采用国密SM4算法进行解密。
8.根据权利要求3或7所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述国密SM4算法的密钥需定期更新，使用者根据自己的需求设计定期更新的周期；所述国密SM4算法的密钥更新通过定时器触发密钥更改事件，随机生成128比特SM4算法的密钥Key。
9.根据权利要求5或6所述的一种变电站主子站间数据通信的加密解密方法，其特征在于，所述国密SM2算法的密钥需定期更新，使用者根据自己的需求设计定期更新的周期；所述国密SM2算法的密钥更新时首先发送密钥更换请求，对方收到请求并回复确认后进行密钥更换流程；然后利用SM4算法的密钥来加密后进行传输，并附上身份信息。
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