CN112565206A - 一种充电桩信息安全防护方法及防护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电桩信息安全防护方法及防护系统，属于信息安全技术领域，其特征在于，所述充电桩信息安全防护方法包括：充电桩与用户进行信息交互时，首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输；充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证；充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息。通过采用上述技术方案，本发明确保了充电桩到后台通信的机密性和安全性。从充电桩到充点卡、互联网、汽车都符合现场的安管管理要求。

Description

一种充电桩信息安全防护方法及防护系统
技术领域
本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种充电桩信息安全防护方法及防护系统。
背景技术
目前，随着电动汽车的逐渐发展和普及，充电桩的建设也逐步推开。根据国家的规划，到2020年，我国将建成各类充电桩500万个以上。
充电桩作为汽车互联网、能源互联网的组成部分，是链接车辆、能源和数据的重要节点。随着信息技术、互联网技术在充电桩的大规模应用，充电桩越来越智能化，充电桩的数据信息流覆盖度也越来越广。
充电桩的建设一般分布在城市的的各个部分，充电桩数据十分容易受到来自人为破坏，主要有数据监听、数据中断、数据篡改、数据伪造等攻击方式。为了确保充电桩数据保密、真实、完整，需要设计一种充电桩信息安全防护方法。。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种充电桩信息安全防护方法及防护系统，用于确保充电桩数据保密、真实、完整。
本发明的第一目的是提供一种充电桩信息安全防护方法，包括：
充电桩与用户进行信息交互时，首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输；
充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证；
充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息。
优选地，非对称加密过程为：
S101、任意抽取两个质数p和q，满足p和q的模相等；
S102、取p和q的积得N；
S103、计算φ(N)＝(p－1)(q－1)；
S104、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数gcd(e，(N))＝1，并计算整数d，使得e和d的积恒等于φ(N)的模，ed≡modφ(N)＝1；公钥为(N，e)，d为私钥；
S105、加密过程:发送端生成密文co如下:co←me(modN)。
优选地，非对称解密过程包括：在解密端端计算式
Figure BDA0002789267550000021
解得m。
优选地，对称加密过程为：
S201、任意64比特位明文M；
S202、数据置换，将M重新置换，M的58比特位为M1的1比特位，得M1；
S203、置换后的M1前32位计为L0，后32位R0；
S204、经过16次置换运算得到L16，R16；
S205、得密文M0＝R16*2^32+L16。
本发明的第二目的是提供一种充电桩信息安全防护系统，包括：
第一防护模块，充电桩与用户进行信息交互时，首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输；
第二防护模块，充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证；
第三防护模块，充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息。
优选地，非对称加密过程为：
S101、任意抽取两个质数p和q，满足p和q的模相等；
S102、取p和q的积得N；
S103、计算φ(N)＝(p－1)(q－1)；
S104、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数gcd(e，(N))＝1，并计算整数d，使得e和d的积恒等于φ(N)的模，ed≡modφ(N)＝1；公钥为(N，e)，d为私钥；
S105、加密过程:发送端生成密文co如下:co←me(modN)。
优选地，非对称解密过程包括：在解密端端计算式
Figure BDA0002789267550000022
解得m。
优选地，对称加密过程为：
S201、任意64比特位明文M；
S202、数据置换，将M重新置换，M的58比特位为M1的1比特位，得M1；
S203、置换后的M1前32位计为L0，后32位R0；
S204、经过16次置换运算得到L16，R16；
S205、得密文M0＝R16*2^32+L16。
本发明的第三目的是提供一种实现上述充电桩信息安全防护方法的信息数据处理终端。
本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的充电桩信息安全防护方法。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明在充电桩和后台服务管理中心通讯时利用分组算法对数据进行加密，利用512位安全哈希对消息进行认证；在充电桩和和充电卡之间利用一种混合加密算法，确保身份正确加密，本发明在充电桩和后台服务管理中心通讯采用了一种混合加密的算法，确保了充电桩到后台信息的机密性和安全性。从充电桩到充点卡、互联网、汽车都满足了符合现场的安管管理要求。
附图说明
图1为本发明优选实施例的系统结构框图；
图2为本发明优选实施例中充电桩到后台服务中心加密认证过程框图；
图3为本发明优选实施例中充电卡外部认证框图；
图4为本发明优选实施例中充电卡内部认证框图；
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请查阅图1至图4，一种充电桩信息安全防护方法，
在充电桩和后台服务管理中心通讯时利用分组算法对数据进行加密，利用512位安全哈希对消息进行认证；
在充电桩和充电卡之间利用一种混合加密算法，确保身份正确加密过程如下：
一、非对称加密过程
1、任意抽取两个质数p和q，保证满足p和q的模大致相等；
2、取p和q的积得N，即N＝pq；
3、计算φ(N)＝(p－1)(q－1)；
4、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数即gcd(e，(N))＝1，并计算整数d使得e和d的积恒等于φ(N)的模即，ed≡modφ(N)＝1。
公钥为(N，e)，d为私钥；
5、加密过程:为了秘密的将m＜N发送给解密端端，发送端生成密文co如下:
co←me(modN)；
6、非对称解密过程
解密过程：为了解密密文co，在解密端端计算式
Figure BDA0002789267550000041
解得m。
二、对称加解密过程
1、任意64比特位明文M；
2、数据置换，将M重新置换，64位置换规则如表1，即M的58比特位为M1的1比特位，得M1。
表1数据置换表
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4
62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8
57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3
61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7
3、置换后的M1前32位计为L0，后32位R0。
4、经过16次置换运算得到L16，R16；
5、得密文M0＝R16*2^32+L16；
6、解密过程是上述的逆过程；
充电桩与用户进行信息交互时首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输
充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证，确保充电桩通过互联与外界交互时的安全；充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息，确保充电桩不受到非法外来入侵。
充电桩向后台服务管理中心发送报文时，充电桩完成报文的认证加密，后台服务管理中心完成报文的解密认证。发送方首先使用非对称加密算法生成报文的消息认证码，然后将原始报文与非对称加密后消息认证码组合后用对称加密算法加密，生成密文后发送给接收方。接收方收到密文后，首先用对称加密算法解密得到明文，然后使用非对称加密算法验证接收到的报文的完整性和真实性。非对称加密过程如下：
1、任意抽取两个质数p和q，保证满足p和q的模大致相等
2、取p和q的积得N，即N＝pq；
3、计算φ(N)＝(p-1)(q-1)；
4、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数即gcd(e，(N))＝1，并计算整数d使得e和d的积恒等于φ(N)的模即，ed≡modφ(N)＝1。
公钥为(N，e)，d为私钥
5、加密过程:为了秘密的将m＜N发送给解密端端，发送端生成密文co如下:
co←me(modN)
6、非对称解密过程
解密过程:为了解密密文co，在解密端端计算式
Figure BDA0002789267550000051
解得m。
在本方案中，充电桩上应配备基于国密SM2算法自主研发的国密算法读卡器，该读卡器可读取由多个厂商提供的采用SM2算法的CPU卡片内容。使用时，需要在国密读卡器上插入一张CPU卡，此CPU卡由具有资质的第三方供应商提供。所有密钥都保存在CPU卡上，由CPU卡统一完成读卡器与卡片交互时的所有密钥运算，密钥注入CPU卡后外部无法读取。为了防止伪造充电桩和充电卡，本方案设计了充电桩和充电卡之间双向认证过程来确认合法性。只有相互认证成功之后才能进行数据读、写等操作，具体分为充电桩对充电卡的认证和充电卡对充电桩的认证。
一种充电桩信息安全防护系统，包括：
第一防护模块，充电桩与用户进行信息交互时，首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输；
第二防护模块，充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证；
第三防护模块，充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息。
其中：非对称加密过程为：
S101、任意抽取两个质数p和q，满足p和q的模相等；
S102、取p和q的积得N；
S103、计算φ(N)＝(p－1)(q－1)；
S104、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数gcd(e，(N))＝1，并计算整数d，使得e和d的积恒等于φ(N)的模，ed≡modφ(N)＝1；公钥为(N，e)，d为私钥；
S105、加密过程:发送端生成密文co如下:co←me(modN)。
非对称解密过程包括：在解密端端计算式
Figure BDA0002789267550000052
解得m。
对称加密过程为：
S201、任意64比特位明文M；
S202、数据置换，将M重新置换，M的58比特位为M1的1比特位，得M1；
S203、置换后的M1前32位计为L0，后32位R0；
S204、经过16次置换运算得到L16，R16；
S205、得密文M0＝R16*2^32+L16
本发明的第三目的是提供一种实现上述充电桩信息安全防护方法的信息数据处理终端。
本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的充电桩信息安全防护方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种充电桩信息安全防护方法，其特征在于，包括：
充电桩与用户进行信息交互时，首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输；
充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证；
充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息。
2.根据权利要求1所述的充电桩信息安全防护方法，其特征在于，非对称加密过程为：
S101、任意抽取两个质数p和q，满足p和q的模相等；
S102、取p和q的积得N；
S103、计算φ(N)＝(p－1)(q－1)；
S104、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数gcd(e，(N))＝1，并计算整数d，使得e和d的积恒等于φ(N)的模，ed≡modφ(N)＝1；公钥为(N，e)，d为私钥；
S105、加密过程:发送端生成密文co如下:co←me(modN)。
3.根据权利要求2所述的充电桩信息安全防护方法，其特征在于，非对称解密过程包括：在解密端端计算式
Figure FDA0002789267540000011
解得m。
4.根据权利要求1所述的充电桩信息安全防护方法，其特征在于，对称加密过程为：
S201、任意64比特位明文M；
S202、数据置换，将M重新置换，M的58比特位为M1的1比特位，得M1；
S203、置换后的M1前32位计为L0，后32位R0；
S204、经过16次置换运算得到L16，R16；
S205、得密文M0＝R16*2^32+L16。
5.一种充电桩信息安全防护系统，其特征在于，包括：
第一防护模块，充电桩与用户进行信息交互时，首先通过对称加密进行加密，对称加密过程的密钥通过非对称加密传输；
第二防护模块，充电桩和互联网客户端进行交互时，使用可信认证；
第三防护模块，充电桩和电动汽车之间采用信息熵以及基于机器学习的向量机来检测异常信息。
6.根据权利要求5所述的充电桩信息安全防护系统，其特征在于，非对称加密过程为：
S101、任意抽取两个质数p和q，满足p和q的模相等；
S102、取p和q的积得N；
S103、计算φ(N)＝(p－1)(q－1)；
S104、选取一个整数，e＜φ(N)，使得e与φ(N)的最大公约数gcd(e，(N))＝1，并计算整数d，使得e和d的积恒等于φ(N)的模，ed≡modφ(N)＝1；公钥为(N，e)，d为私钥；
S105、加密过程:发送端生成密文co如下:co←me(modN)。
7.根据权利要求5所述的充电桩信息安全防护系统，其特征在于，非对称解密过程包括：在解密端端计算式
Figure FDA0002789267540000021
解得m。
8.根据权利要求5所述的充电桩信息安全防护系统，其特征在于，对称加密过程为：
S201、任意64比特位明文M；
S202、数据置换，将M重新置换，M的58比特位为M1的1比特位，得M1；
S203、置换后的M1前32位计为L0，后32位R0；
S204、经过16次置换运算得到L16，R16；
S205、得密文M0＝R16*2^32+L16。
9.一种实现权利要求1-4任一项所述充电桩信息安全防护方法的信息数据处理终端。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任一项所述的充电桩信息安全防护方法。
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