CN110191152A - 用于智能表具的安全可靠通信方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提出了用于智能表具的安全可靠通信方法,包括若智能表具已与远程服务器建立直接安全通信连接,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接;由监控终端将操作指令提交给远程服务器,由后者将操作指令进行安全封装处理后得到发送至智能表具的操作指令包;智能表具对操作指令包进行安全解包并进行处理后获得应答指令,将应答指令以应答指令包的形式传送给远程服务器后,远程服务器进行解包后得到的应指令数据反馈给监控终端。通过将监控终端的授权过程转移至远程服务器内,一方面能够防止原有将密钥放置在监控终端或智能表具中带来的外泄隐患,另一方面还能减少单独设置授权操作带来的系统层级增加,在确保安全性的同时简化了系统结构。
Description
技术领域
本发明属于通信领域,尤其涉及用于智能表具的安全可靠通信方法。
背景技术
目前智能表具行业内,本地通信通道(红外、蓝牙、小无线、NFC、IC卡等)作为第二通道,是远传数据通道(NB-IoT、GPRS、3G、4G等)的必要补充。在远传通道出现异常时,可以使用监控终端通过本地通信通道进行抄表、维护等操作。目前行业内,监控终端(通常形态为手持抄表终端)通常采用明文或用预设对称密钥加密的方式和燃气表本地通信接口进行通信交互。监控终端要控制智能表具或者修改智能表具内的参数,理论上需要获得安全授权。
目前业界常用的授权方法有两种方法。方案一:监控终端内存有与智能表具相同的对称密钥,在发送需要授权的指令时直接用该密钥进行身份认证通信。方案二:监控终端操作人员首先通过某种认证通信方式通过远端系统的认证,然后监控终端将需要授权的指令传送给远端系统,由远端系统打包成带认证信息的加密指令回传给监控终端,再由监控终端通过本地通信链路下发给智能表具,智能表具应答的数据也需要再传给远端系统进行认证通信及解密。
目前的两种本地通信接口安全授权方法,各存在一定的弊端。
方案一,监控终端内部存有与智能表具内相同的对称密钥,这样做使得监控终端具有离线授权。一旦监控终端被非授权人员掌控,就可以对任意对智能表具进行控制和参数修改。
方案二虽然操作人员经过远程系统认证但监控终端实际调用了系统端加解密及认证通信服务,而从系统设计的安全性来看,加解密服务以及认证通信服务都应该是远端系统的内部服务,不应该暴露到给外部。为了保证解密的数据传输不被窃听,监控终端和系统间还必须再套一层安全协议,多消耗了性能但并没有提高安全等级。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,本发明提出了用于智能表具的安全可靠通信方法,能够在智能表具与远程服务器之间的通信质量较差时,使用监控终端将二者之间的加密信息进行中转传输,在提升信息传输效率的同时保证了传输安全性。
具体的,实施例中所提出的用于智能表具的安全可靠通信方法,用于实现监控终端与智能表具之间的安全通信,所述安全可靠通信方法包括:
判断智能表具当前是否与远程服务器建立直接安全通信连接;
若智能表具已与远程服务器建立直接安全通信连接,且需要监控终端进行业务操作时,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接;
当监控终端与远程服务器建立安全通信连接后,首先由监控终端将第一操作指令提交给远程服务器,由远程服务器将第一操作指令进行安全封装处理后得到第一操作指令包,并下发给智能表具;
智能表具对第一操作指令包进行安全解包得到操作指令并对操作指令进行处理获得第一应答指令,将第一应答指令安全封包后得到第一应答指令包传送给远程服务器后,远程服务器将其安全解包后得到的第一应指令数据反馈给监控终端。
可选的,当智能表具未与远程服务器建立直接安全通信连接时,且需要使用监控终端进行业务操作时,首先判断该操作是否需要系统安全授权;
若不需要授权,则监控终端直接通过本地通信链路向智能表具发送第二操作指令,智能表具通过本地通信链路直接传输第二应答指令。
可选的,若需要安全授权时,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接,此时智能表具通过本地通信链路经过监控终端与远程服务器建立间接安全通信连接;操作人员通过监控终端与远程服务器进行身份认证。
可选的,当智能表具通过监控终端间接与远程服务器建立连接并且操作人员通过身份认证后,监控终端将第三操作指令提交给远程服务器,远程服务器将第三操作指令进行安全封装处理后得到第三操作指令包,并下发给智能表具;智能表具对第三操作指令包进行安全解包得到第三操作指令并进行处理获得第三应答指令,并将第三应答指令安全封包后得到第三应答指令包并传送给远程服务器,远程服务器将第三应答指令包安全解包后得到的第三应答指令并反馈给监控终端。
可选的,所述智能表具对第三操作指令包进行安全解包得到第三操作指令并进行处理获得第三应答指令,并将第三应答指令安全封包后得到第三应答指令包并传送给远程服务器,远程服务器将第三应答指令包安全解包后得到的第三应答指令并反馈给监控终端,包括:
令智能表具基于预设智能表具验证信息对第三操作指令进行消息验证并解密,从验证通过并解密后的信息中提取具体操作内容;
智能表具执行具体操作内容后生成第三应答指令,第三应答指令在加密后得到第三应答指令包经监控终端中转发送远程服务器,远程服务器在解密后的得到包含反馈数据的第三应答指令,将第三应答指令发送至监控终端。
可选的,所述安全可靠通信方法还包括:
在远程服务器中将每次接收到的具体操作内容以及对应的验证信息进行组合记录。
可选的,所述安全可靠通信方法还包括:
所述监控终端通过Wi-Fi或GPRS或NB-IoT或3G或4G、或5G中的一种或多种通信方式接入网络,与远程服务器建立通信连接。
可选的,所述安全可靠通信方法还包括:
所述智能表具通过GPRS或NB-IoT或3G或4G或5G接入网络,与远程服务器建立通信连接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
1、为了将监控终端纳入智能表具与远程服务器之间的安全通信系统,将监控终端与智能表具直接进行通信的方式替换为借助远程服务器的转发实现监控终端与智能表具之间的信息传递。这样无需在监控终端与智能表具之间进行密钥验证操作,将监控终端的授权过程转移至远程服务器中,从而在避免密钥外泄的同时简化了系统层级。
2、当借助监控终端对智能表具进行的操作不需要进行授权时,可以令监控终端借助本地通信链路与智能表具进行直接通信,避免经由远程服务器进行转发带来的延迟,提升信息传输过程的灵活性。
3、当借助监控终端对智能表具进行的操作需要进行授权时,需在远程服务器处对监控终端身份验证已判定能否通过授权建立安全通信连接,在授权通过后令监控终端作为中转设备参与智能表具与远程服务器之间的信息传输,保证了传输的安全性。
4、由于需要需授权的操作指令中的身份验证均通过远程服务器进行,因此远程服务器可对该类操作指令的处理人和具体执行操作进行合并记录,以便后期可以获取到详细的执行信息,进行追责或回溯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例提出的用于智能表具的安全可靠通信方法的流程示意图;
图2为本实施例提出的用于智能表具的安全可靠通信方法的另一流程示意图;
图3为本实施例中智能表具、监控终端以及远程服务器之间所用的通信信道关系示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
为了弥补现有技术中的技术缺陷,本申请实施例提出了一种安全可靠通信方法,具体适用于智能表具的读数、参数修改操作,如图1所示,所述安全可靠通信方法包括:
11、判断智能表具当前是否与远程服务器建立直接安全通信连接;
12、若智能表具已与远程服务器建立直接安全通信连接,且需要监控终端进行业务操作时,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接;
13、当监控终端与远程服务器建立安全通信连接后,首先由监控终端将第一操作指令提交给远程服务器,由远程服务器将第一操作指令进行安全封装处理后得到第一操作指令包,并下发给智能表具;
14、智能表具对第一操作指令包进行安全解包得到操作指令并对操作指令进行处理获得第一应答指令,将第一应答指令安全封包后得到第一应答指令包传送给远程服务器后,远程服务器将其安全解包后得到的第一应指令数据反馈给监控终端。
在实施中,本实施例提出的安全可靠通信方法的主要思想为将监控终端的安全验证步骤转移至远程服务器内部,一方面避免了智能表具与监控终端均保存有安全密钥带来的风险,另一方面在远程服务器内完成监控终端的验证,相对于现有对监控终端进行授权方案简化了验证层级,同时保证了授权过程的安全性。
在经过步骤11的判断后,如果智能表具与远程服务器之间已有直接安全通信连接,则在需要监控终端进行操作的需求下,在监控终端与远程服务器之间建立安全通信连接。
在监控终端与远程服务器之间建立安全通信连接后,由于此时监控终端与智能表具之间并未进行相互授权验证,因此工作人员根据项目要求对智能表具进行操作前时,首先对监控终端进行操作,令监控终端生成第一操作指令。该第一操作指令并未传输至智能表具,而是经已建立的安全通信连接传输至远程服务器。
远程服务器在接收到监控终端发送的第一操作指令后,对其进行安全封装得到向智能表具发送的第一操作指令包,相对于第一操作指令该第一操作指令包删除了监控终端的详细信息,仅保留有具体的操作指令。这样智能表具在接收到第一操作指令包后对其进行解包后执行具体的操作指令并得到包含具体数据的第一应答指令。智能表具将第一应答指令同样进行安全封包后得到向远程服务器发送的第一应答指令包。远程服务器对第一应答指令包解包后提取监控终端所请求的具体数据并将其传输至监控终端,从而完成了监控终端向智能表具的数据请求过程。
在上述数据传输过程中,智能表具并未与监控终端进行直接数据传输,而是借助远程服务器在双向安全通信线路上分别于监控终端与智能表具进行信息传输,也就是将监控终端的授权验证步骤转移至远程服务器中,无需监控终端与智能表具二者之间单独通信进行授权验证操作,从而简化了系统整体结构。
实施例二
前述实施例一是基于智能表具与远程服务器之间已有直接安全通信连接的条件所进行的通讯授权方法,如果智能表具与远程服务器之间尚未存在直接安全通信连接,如图2所示,所述的通讯授权方法则需要按如下步骤进行。
21、首先判断该操作是否需要系统安全授权;
22、若不需要授权,则监控终端直接通过本地通信链路向智能表具发送第二操作指令,智能表具通过本地通信链路直接传输第二应答指令。
23、若需要安全授权时,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接,此时智能表具通过本地通信链路经过监控终端与远程服务器建立间接安全通信连接;操作人员通过监控终端与远程服务器进行身份认证。
在实施中,根据监控终端当前的操作内容重要性判断操作内容是否为需授权操作,当不需要授权时,可借助监控终端与智能表具之间建立的本地通信链路向智能表具直接发送包含具体操作的第二操作指令,同时智能表具同样通过本地通信链路向监控终端发送第二应答指令。由于当前操作无需授权因此直接借助智能表具与监控终端之间的本地通信链路即可,无需经过远程服务器对监控终端进行授权及转发操作。
较为重要的是如果当前操作需要进行安全授权时,需令监控终端与远程服务器建立安全通信连接,但由于智能表具与远程服务器之间并不存在直接安全通信连接,因此需要借助监控终端对智能表具与远程服务器之间的信息进行中转处理,在中转处理前,需要监控终端与远程服务器进行通信实现监控终端操作人员的授权操作。
这里的授权操作为操作人员通过监控终端将操作人员的身份信息经加密后发送至远程服务器中,设置在远程服务器中对应该条需授权指令的业务接口服务器对接收到的加密信息进行解密以及信息比对的操作。在进行授权操作后,监控终端即作为中转设备在智能表具与远程服务器之间进行信息传输。
这里经过授权操作实现了智能表具与远程服务器之间的间接安全通信连接,与实施例一中所提出的直接安全通信连接不同的是,直接安全通信连接是智能表具能够直接与远程服务器进行安全环境下的数据传输,而间接通信连接则是借助已授权的监控终端进行信息转发才能实现智能表具与远程服务器之间安全环境下的数据传输。
具体为,当智能表具通过监控终端间接与远程服务器建立连接并且操作人员通过身份认证后,监控终端将第三操作指令提交给远程服务器,远程服务器将第三操作指令进行安全封装处理后得到第三操作指令包,并下发给智能表具;
智能表具对第三操作指令包进行安全解包得到第三操作指令并进行处理获得第三应答指令,并将第三应答指令安全封包后得到第三应答指令包并传送给远程服务器,远程服务器将第三应答指令包安全解包后得到的第三应答指令并反馈给监控终端。
智能表具对第三操作指令包执行解包的操作具体为:令智能表具基于预设智能表具验证信息对第三操作指令进行消息验证并解密,从验证通过并解密后的信息中提取包括具体操作内容第三操作指令。对应的,远程服务器将第三应答指令包安全解包的操作具体为:远程服务器在解密后的得到包含反馈数据的第三应答指令,将第三应答指令发送至监控终端。
在上述对第三操作指令包、第三应答指令包进行传输的过程中,监控设备利用自身与智能表具之间的本地通信链路以及与远程服务器之间的安全通信连接实现转发,弥补了远程服务器与智能表具之间没有直接安全通信线路的缺陷,并且在转发过程中在远程服务器侧实现监控设备的安全授权,确保了传输过程的安全性。
在上述信息传递过程的处理过程中,所述安全可靠通信方法还包括:
24、在远程服务器中将每次接收到的具体操作内容以及对应的验证信息进行组合记录。
由于需要授权的操作指令一般都是涉及私密信息或者设备机密参数的操作,因此远程服务器在处理身份验证过程中可以将需要授权的操作指令与身份进行合并保存,这里的合并保存是指同时保存身份信息以及与身份信息对应的操作内容。
为了实现上述安全可靠通信方法,监控终端通过Wi-Fi或GPRS或NB-IoT或3G或4G、或5G中的一种或多种通信方式接入网络,与远程服务器建立通信连接。智能表具通过GPRS或NB-IoT或3G或4G或5G接入网络,与远程服务器建立通信连接。
由于监控终端能够使用Wi-Fi、GPRS、4G、5G以及有线网络中一种或多种传输网络,因此相比与智能表具仅能实用GPRS、NB-IoT、3G、4G、5G中的一种种数据传输方式,能够适用于更广的传输环境。
图3中的内容对本实施例中智能表具、监控终端以及远程服务器之间所用的通信信道进行了详细描述,其中
监控终端:带有本地和远程通信功能的可移动终端设备,形态可以是笔记本电脑、监控终端等。
远程服务器:提供智能表具、监控终端安全接入,业务数据处理,并具备下发监控指令的远程服务器。
第一子服务程序:与智能表具直接通信的远程服务子服务。智能表具与该服务通信需要通过双向身份认证,保证通信安全。
第二子服务程序:与智能表具经监控终端本地中转通信的远程服务子服务。智能表具与该服务通信需要通过双向身份认证,保证通信安全。
第三子服务程序:与监控终端直接通信的远程服务子服务。监控终端与该服务通信需要通过双向身份认证,保证通信安全。
1代表直接远程安全通信通道,表明智能表具可经该通道直接和远程服务通信。
2代表本地转远程安全通信通道,表明智能表具可经该通道,在监控终端的辅助下间接和远程服务通信。
3代表监控终端远程安全通信通道。
4代表本地通信通道。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述,不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.用于智能表具的安全可靠通信方法,用于实现监控终端与智能表具之间的安全通信,其特征在于,所述安全可靠通信方法包括:
判断智能表具当前是否与远程服务器建立直接安全通信连接;
若智能表具已与远程服务器建立直接安全通信连接,且需要监控终端进行业务操作时,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接;
当监控终端与远程服务器建立安全通信连接后,首先由监控终端将第一操作指令提交给远程服务器,由远程服务器将第一操作指令进行安全封装处理后得到第一操作指令包,并下发给智能表具;
智能表具对第一操作指令包进行安全解包得到操作指令并对操作指令进行处理获得第一应答指令,将第一应答指令安全封包后得到第一应答指令包传送给远程服务器后,远程服务器将其安全解包后得到的第一应指令数据反馈给监控终端。
2.根据权利要求1所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,当智能表具未与远程服务器建立直接安全通信连接时,且需要使用监控终端进行业务操作时,首先判断该操作是否需要系统安全授权;
若不需要授权,则监控终端直接通过本地通信链路向智能表具发送第二操作指令,智能表具通过本地通信链路直接传输第二应答指令。
3.根据权利要求2所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,
若需要安全授权时,则监控终端须与远程服务器建立安全通信连接,此时智能表具通过本地通信链路经过监控终端与远程服务器建立间接安全通信连接;操作人员通过监控终端与远程服务器进行身份认证。
4.根据权利要求3所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,
当智能表具通过监控终端间接与远程服务器建立连接并且操作人员通过身份认证后,监控终端将第三操作指令提交给远程服务器,远程服务器将第三操作指令进行安全封装处理后得到第三操作指令包,并下发给智能表具;
智能表具对第三操作指令包进行安全解包得到第三操作指令并进行处理获得第三应答指令,并将第三应答指令安全封包后得到第三应答指令包并传送给远程服务器,远程服务器将第三应答指令包安全解包后得到的第三应答指令并反馈给监控终端。
5.根据权利要求4所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,所述智能表具对第三操作指令包进行安全解包得到第三操作指令并进行处理获得第三应答指令,并将第三应答指令安全封包后得到第三应答指令包并传送给远程服务器,远程服务器将第三应答指令包安全解包后得到的第三应答指令并反馈给监控终端,包括:
令智能表具基于预设智能表具验证信息对第三操作指令进行消息验证并解密,从验证通过并解密后的信息中提取具体操作内容;
智能表具执行具体操作内容后生成第三应答指令,第三应答指令在加密后得到第三应答指令包经监控终端中转发送远程服务器,远程服务器在解密后的得到包含反馈数据的第三应答指令,将第三应答指令发送至监控终端。
6.根据权利要求1所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,所述安全可靠通信方法还包括:
在远程服务器中将每次接收到的具体操作内容以及对应的验证信息进行组合记录。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,所述安全可靠通信方法还包括:
所述监控终端通过Wi-Fi或GPRS或NB-IoT或3G或4G、或5G中的一种或多种通信方式接入网络,与远程服务器建立通信连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的用于智能表具的安全可靠通信方法,其特征在于,所述安全可靠通信方法还包括:
所述智能表具通过GPRS或NB-IoT或3G或4G或5G接入网络,与远程服务器建立通信连接。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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