CN112636917A - 一种分布式控制系统的通信加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式控制系统的通信加密方法，其中，包括：主控计算机H0首先产生公钥P0和私钥B0，对公钥进行数字签名，得到数字签名Z0，将公钥P0和数字签名Z0分发给各分控计算机Sn；分控计算机Sn接收到公钥P0和数字签名Z0后，通过对数字签名进行验证，确定公钥P0是否被篡改，如果公钥P0没有被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境安全，随之通过真随机数发生器产生一个对称加密算法的密钥Kn作为通信密钥，每个分控计算机Sn各自产生自己的通信密钥Kn；分控计算机Sn用公钥P0对通信密钥Kn进行加密后得到密文An发送给主控计算机H0，主控计算机H0利用私钥B0对收到的An进行解密得到Kn，主计算机H0与分控计算机Sn通过密钥Kn进行加密通信。

Description

一种分布式控制系统的通信加密方法
技术领域
本发明涉及一种通信加密方法，特别是一种分布式控制系统的通信加密方法。
背景技术
在工业控制系统中，由一个主控计算机和多个分控计算机构成的分布式控制系统应用比较普遍。分控计算机负责终端设备的实时控制，主控计算机负责分配工作任务。为了加强对敏感信息的保护，防止信息泄露，需通过一定措施，对主控计算机和分控计算机之间的通信进行加密。因此有必要设计一种分布式控制系统的通信加密方法，以满足主控计算机和分控计算机之间的加密通信需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式控制系统的通信加密方法，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种分布式控制系统的通信加密方法，其中，包括：主控计算机H0首先产生公钥P0和私钥B0，然后对公钥进行数字签名，得到数字签名Z0，将公钥P0和数字签名Z0分发给各分控计算机Sn；分控计算机Sn接收到公钥P0和数字签名Z0后，通过对数字签名进行验证，确定公钥P0是否被篡改，如果公钥P0被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境不安全，终止通信并反馈给主控计算机H0，如果公钥P0没有被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境安全，随之通过真随机数发生器产生一个对称加密算法的密钥Kn作为通信密钥，每个分控计算机Sn各自产生自己的通信密钥Kn；分控计算机Sn用公钥P0对通信密钥Kn进行加密后得到密文An发送给主控计算机H0，主控计算机H0利用私钥B0对收到的An进行解密得到Kn，主计算机H0与分控计算机Sn通过密钥Kn进行加密通信。
根据本发明所述的分布式控制系统的通信加密方法的一实施例，其中，系统包括1个主控计算机和N个分控计算机，主控计算机H0负责生成公私密钥对P0/B0，分控计算机Sn负责生成一个随机的通信密钥Kn。
根据本发明所述的分布式控制系统的通信加密方法的一实施例，其中，主控计算机H0首先生成公私密钥对P0/B0，然后通过摘要算法得出公钥P0的摘要C0，利用私钥B0对摘要C0进行加密得到公钥P0的数字签名Z0。
根据本发明所述的分布式控制系统的通信加密方法的一实施例，其中，分控计算机收到公钥P0和数字签名Z0后，首先采用与主控计算机H0相同的非对称加密算法，用P0对Z0进行解密得到摘要C1；然后采用与主控计算机H0相同的摘要算法得出P0的摘要C2，如果C1＝C2，说明公钥P0没有被篡改，数字签名验证通过；如果C1≠C2，说明公钥P0被篡改，数字签名验证不通过。
根据本发明所述的分布式控制系统的通信加密方法的一实施例，其中，如果数字签名验证不通过，如果公钥P0被篡改。
根据本发明所述的分布式控制系统的通信加密方法的一实施例，其中，如果数字签名验证通过，如果公钥P0没被篡改。
附图说明
图1为分布式控制系统的通信加密方法示意框图；
图2为通信加密方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明一种分布式控制系统的通信加密方法，主控计算机H0首先产生公钥P0和私钥B0，然后对公钥进行数字签名，得到数字签名Z0，将公钥P0和数字签名Z0分发给各分控计算机Sn。分控计算机Sn接收到公钥P0和数字签名Z0后，通过对数字签名进行验证，确定公钥P0是否被篡改。如果公钥P0被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境不安全，终止通信并反馈给主控计算机H0。如果公钥P0没有被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境安全，随之通过真随机数发生器产生一个对称加密算法的密钥Kn作为通信密钥，每个分控计算机Sn各自产生自己的通信密钥Kn。分控计算机Sn用公钥P0对通信密钥Kn进行加密后得到密文An发送给主控计算机H0，主控计算机H0利用私钥B0对收到的An进行解密得到Kn。主计算机H0与分控计算机Sn通过密钥Kn进行加密通信。
分布式控制系统的通信加密方法示意框图如图1所示。
(1)如图1所示的分布式控制系统，由1个主控计算机和N个分控计算机组成，主控计算机H0负责生成公私密钥对P0/B0，分控计算机Sn负责生成一个随机的通信密钥Kn。
(2)主控计算机H0和分控计算机Sn之间的通信加密流程如图2所示。
(3)主控计算机H0首先生成公私密钥对P0/B0，然后通过摘要算法得出公钥P0的摘要C0，利用私钥B0对摘要C0进行加密得到公钥P0的数字签名Z0。
(4)主控计算机H0将公钥P0和数字签名Z0发送给分控计算机Sn。
(5)分控计算机收到公钥P0和数字签名Z0后，首先采用与主控计算机H0相同的非对称加密算法，用P0对Z0进行解密得到摘要C1；然后采用与主控计算机H0相同的摘要算法得出P0的摘要C2，如果C1＝C2，说明公钥P0没有被篡改，数字签名验证通过；如果C1≠C2，说明公钥P0被篡改，数字签名验证不通过。
(6)如果在(5)中，数字签名验证不通过，分控计算机Sn判定通信环境不安全，终止通信并反馈给主控计算机H0。
(7)如果在(5)中，数字签名验证通过，分控计算机Sn判定通信环境安全，随之生成一个随机的对称密钥算法的密钥Kn作为通信密钥，并用公钥P0对通信密钥Kn进行加密得到密文An。
(8)分控计算机Sn将An发送给主控计算机H0。
(9)主控计算机H0收到An之后，用私钥B0对An进行解密，得到通信密钥Kn。
(10)主控计算机H0通过通信密钥Kn与分控计算机Sn进行加密通信。
本发明一种分布式控制系统的通信加密方法，使用该方法可完成主控计算机和分控计算机之间的加密通信功能，并且该方法通过非对称加密算法对主控计算机产生的公钥进行数字签名，防止公钥在分发给分控计算机的过程中被篡改，导致信息泄露。
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 (6)

1.一种分布式控制系统的通信加密方法，其特征在于，包括：
主控计算机H0首先产生公钥P0和私钥B0，然后对公钥进行数字签名，得到数字签名Z0，将公钥P0和数字签名Z0分发给各分控计算机Sn；分控计算机Sn接收到公钥P0和数字签名Z0后，通过对数字签名进行验证，确定公钥P0是否被篡改，如果公钥P0被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境不安全，终止通信并反馈给主控计算机H0，如果公钥P0没有被篡改，分控计算机Sn就判定通信环境安全，随之通过真随机数发生器产生一个对称加密算法的密钥Kn作为通信密钥，每个分控计算机Sn各自产生自己的通信密钥Kn；分控计算机Sn用公钥P0对通信密钥Kn进行加密后得到密文An发送给主控计算机H0，主控计算机H0利用私钥B0对收到的An进行解密得到Kn，主计算机H0与分控计算机Sn通过密钥Kn进行加密通信。
2.如权利要求1所述的分布式控制系统的通信加密方法，其特征在于，系统包括1个主控计算机和N个分控计算机，主控计算机H0负责生成公私密钥对P0/B0，分控计算机Sn负责生成一个随机的通信密钥Kn。
3.如权利要求1所述的分布式控制系统的通信加密方法，其特征在于，主控计算机H0首先生成公私密钥对P0/B0，然后通过摘要算法得出公钥P0的摘要C0，利用私钥B0对摘要C0进行加密得到公钥P0的数字签名Z0。
4.如权利要求1所述的分布式控制系统的通信加密方法，其特征在于，分控计算机收到公钥P0和数字签名Z0后，首先采用与主控计算机H0相同的非对称加密算法，用P0对Z0进行解密得到摘要C1；然后采用与主控计算机H0相同的摘要算法得出P0的摘要C2，如果C1＝C2，说明公钥P0没有被篡改，数字签名验证通过；如果C1≠C2，说明公钥P0被篡改，数字签名验证不通过。
5.如权利要求4所述的分布式控制系统的通信加密方法，其特征在于，如果数字签名验证不通过，如果公钥P0被篡改。
6.如权利要求4所述的分布式控制系统的通信加密方法，其特征在于，如果数字签名验证通过，如果公钥P0没被篡改。
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