CN112688945A - 一种物联网终端数据的传输方法和传输系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了网络信息安全领域中物联网终端数据的传输方法和传输系统。本申请提供的技术方案中，安全工业网关通过国密安全芯片来对物联网终端数据进行加密，可以提高物联网终端数据的传输安全性；物联网平台请求国密安全服务平台解密数据之前，先对安全工业网关进行认证，并在认证成功的情况下才请求国密安全服务平台解密数据，可以避免国密安全服务平台的资源浪费；安全工业网关在通过物联网平台的认证的情况下，才发送加密数据，可以避免安全工业网关、传输网络和物联网平台的资源浪费；传输网络通过逻辑隔离的安全传输通道来传输加密数据，可以提高加密数据的传输安全性。
Description
技术领域
本申请涉及网络信息安全领域，尤其涉及一种物联网终端数据的传输方法和传输系统。
背景技术
随着工业终端安全事件不断爆发，人们越来越意识到工业信息安全的重要性。5G工业网关是目前最先进的工业网关，具有处理能力强、数据流巨大等特点。第五代移动通信(5th generation，5G)工业网关作为连接工业物联网终端设备和工业物联网的桥梁，是工业物联网终端设备接入工业互联网的重要途径，尤其需要注意数据安全。
目前，5G工业网关主要通过软件加密方式来对工业物联网终端设备的数据进行加密，以保证数据传输的安全，但是数据传输的安全可靠性较低，不能满足工业物联网终端设备的数据的传输安全性需求。
因此，如何提高工业物联网终端设备的数据的传输安全性，是亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供物联网终端数据的传输方法和传输系统，可以提高物联网终端数据的传输安全性。
第一方面，本申请提供一种物联网终端数据的传输方法。所述方法由物联网终端数据的传输系统执行，所述工业网关安全系统包括安全工业网关、物联网平台和国密安全服务平台，所述安全工业网关中包括国密安全芯片。
所述方法包括：所述安全工业网关通过所述国密安全芯片对物联网终端的数据进行加密，得到加密数据；所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据；所述物联网平台接收到所述加密数据之后，向所述国密安全服务平台发送解密请求消息，所述解密请求消息用于请求所述国密安全服务平台解密所述加密数据；所述国密安全服务平台接收到所述解密请求消息之后，对所述加密数据进行解密，得到解密数据；所述国密安全服务平台向所述物联网平台发送所述解密数据；所述物联网平台接收到所述解密数据之后，存储所述解密数据。
其中，安全工业网关的一种示例为5G安全工业网关。这种示例中，物联网终端数据的传输系统，也可以称为基于国密算法的5G工业网络安全接入系统，简称5G工业网关安全接入系统。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述物联网平台对所述安全工业网关进行认证，得到认证结果。
相应地，所述物联网平台向所述国密安全服务平台发送解密请求消息，包括：在所述认证结果为认证成功的情况下，所述物联网平台向所述国密安全服务平台发送所述解密请求消息。
结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述物联网平台向所述安全工业网关发送所述认证结果。
相应地，所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据，包括：在所述认证结果为认证成功的情况下，所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据。
结合第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述安全工业网关向所述物联网平台发送认证请求消息，所述认证请求消息用于请求基于所述安全工业网关的连接密钥对所述安全工业网关进行认证，所述连接密钥是基于所述安全工业网关的标识生成的。
相应地，所述物联网平台对所述安全工业网关进行认证，得到认证结果，包括：所述物联网平台判断连接密钥数据库中是否存在所述连接密钥，若存在，则所述认证结果为认证成功，否则所述认证结果为认证失败。
结合第一方面或上述任意一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述系统还包括传输网络。
相应地，所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据，包括：所述安全工业网关向所述传输网络发送所述加密数据；所述传输网络使用逻辑隔离的网络传输通道向所述物联网平台发送所述加密数据。
该实现方式中的传输网络的一种示例为5G传输网络。
第二方面，本申请提供一种物联网终端数据的传输系统，包括：安全工业网关、物联网平台和国密安全服务平台，所述安全工业网关中包括国密安全芯片。
所述安全工业网关用于：通过所述国密安全芯片对物联网终端的数据进行加密以得到加密数据，以及向所述物联网平台发送所述加密数据。
所述物联网平台用于：接收所述加密数据，并向所述国密安全服务平台发送解密请求消息，所述解密请求消息用于请求所述国密安全服务平台解密所述加密数据。
所述国密安全服务平台用于：接收所述解密请求消息，并对所述加密数据进行解密以得到解密数据，以及向所述物联网平台发送所述解密数据。
所述物联网平台还用于：接收所述解密数据，以及存储所述解密数据。
其中，安全工业网关的一种示例为5G安全工业网关。这种示例中，物联网终端数据的传输系统，也可以称为基于国密算法的5G工业网络安全接入系统，简称5G工业网关安全接入系统。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述物联网平台还用于对所述安全工业网关进行认证，以得到认证结果。
相应地，所述物联网平台具体用于：在所述认证结果为认证成功的情况下，向所述国密安全服务平台发送所述解密请求消息。
结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述物联网平台还用于向所述安全工业网关发送所述认证结果。
相应地，所述安全工业网关具体用于：在所述认证结果为认证成功的情况下，向所述物联网平台发送所述加密数据。
结合第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述安全工业网关还用于向所述物联网平台发送认证请求消息，所述认证请求消息用于请求基于所述安全工业网关的连接密钥对所述安全工业网关进行认证，所述连接密钥是基于所述安全工业网关的标识生成的。
相应地，所述物联网平台具体用于：判断连接密钥数据库中是否存在所述连接密钥，若存在，则所述认证结果为认证成功，否则所述认证结果为认证失败。
结合第二方面或上述任意一种可能的实现方式，所述传输系统还包括传输网络。相应地，所述安全工业网关具体用于：向所述传输网络发送所述加密数据；所述传输网络用于：使用逻辑隔离的网络传输通道向所述物联网平台发送所述加密数据。
该实现方式中的传输网络的一种示例为5G传输网络。
第三方面，本申请提供了一种安全工业网关，包括与存储器耦合的处理器和国密安全芯片。其中，该存储器用于存储程序代码，该处理器用于执行该存储器中的程序代码，国密安全芯片用于进行加密，以实现第一方面或其中任意一种实现方式中由安全工业网关实现的功能。
可选地，该装置还可以包括该存储器。
在一些实现方式中，该装置还可以包括收发器，用于与其他设备通信；或还可以包括用于通信的输入输出装置。收发器的一种示例为天线。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读介质存储用于处理器执行的程序代码，该程序代码包括用于实现第一方面或其中任意一种可能的实现方式中由安全工业网关实现的功能的指令。
第五方面，本申请提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在处理器上运行时，使得该处理器实现第一方面或其中任意一种实现方式中由安全工业网关实现的功能。
第六方面，本申请提供了一种传输网络设备，包括与存储器耦合的处理器。其中，该存储器用于存储程序代码，该处理器用于执行该存储器中的程序代码，以实现第一方面第四种可能的实现方式中由传输网络实现的功能。
可选地，该装置还可以包括该存储器和/或收发器。
第七方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读介质存储用于处理器执行的程序代码，该程序代码包括用于实现第一方面第四种可能的实现方式中由传输网络实现的功能的指令。
第八方面，本申请提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在处理器上运行时，使得该处理器实现第一方面第四种可能的实现方式中由传输网络实现的功能。
第九方面，本申请提供了一种物联网平台，包括与存储器耦合的处理器。其中，该存储器用于存储程序代码，该处理器用于执行该存储器中的程序代码，以实现第一方面或其中任意一种实现方式中由物联网平台实现的功能。
可选地，该装置还可以包括该存储器。
在一些实现方式中，该装置还可以包括收发器，用于与其他设备通信；或还可以包括用于通信的输入输出装置。收发器的一种示例为天线。
第十方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读介质存储用于处理器执行的程序代码，该程序代码包括用于实现第一方面或其中任意一种可能的实现方式中由物联网平台实现的功能的指令。
第十一方面，本申请提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在处理器上运行时，使得该处理器实现第一方面或其中任意一种实现方式中由物联网平台实现的功能。
本申请提供的技术方案中，安全工业网关通过国密安全芯片来对物联网终端数据进行加密，可以提高物联网终端数据的传输性。进一步地，本申请提出的方案中，物联网平台请求国密安全服务平台解密数据之前，先对安全工业网关进行认证，并在认证成功的情况下才请求国密安全服务平台解密数据，可以避免国密安全服务平台的资源浪费，进而可以提高国密安全服务平台对其他数据的解密效率。此外，本申请提供的一些方案中，安全工业网关在通过物联网平台的认证的情况下，才发送加密数据，也可以避免安全工业网关、传输网络和物联网平台的资源，从而可以提高安全工业网关、传输网络和物联网平台的资源对其他加密数据进行处理的效率。本申请提供的又一些方案中，传输网络通过逻辑隔离的安全传输通道来传输加密数据，可以提高加密数据的传输安全性。
附图说明
图1为本申请提供的一种5G工业网关安全接入系统的架构示意图；
图2为本申请提供的一种5G安全工业网关的结构示意图；
图3为本申请提供的基于5G工业网关安全接入系统进行数据传输的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面将结合具体实施例和相关附图对本申请进行介绍。
图1为本申请提供的一种5G工业网关安全接入系统的架构示意图。如图1所示，本申请实施例的5G工业网关数据安全接入系统主要由5G安全工业网关、5G传输网络、物联网平台和国密安全服务平台组成。
5G安全工业网关内主要包含国密安全芯片，5G安全工业网关的具体结构将在后续内容中进行介绍，此处不再赘述。
5G安全工业网关负责接收物联网终端的数据，使用国密安全芯片对采集的数据进行加密，以及通过5G传输网络向物联网平台发送加密后的数据。
5G传输网络包括一个或多个5G网络传输设备。5G传输网络将5G工业网络加密后的数据传输至物联网平台。
5G传输网络可以通过网络切片技术，将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，为5G安全工业网关的加密数据提供逻辑隔离的安全网络传输通道，这样，5G传输网络中的任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其它虚拟网络，从而可以5G安全工业网关加密后的数据在5G传输网络中传输时的链路安全。
物联网平台接收5G工业网关通过5G传输网络发送的加密数据，并通过应用程序编程接口(application programming interface，API)向国密安全服务平台发送该加密数据，同时申请该加密数据的解密服务。
国密安全服务平台为物联网平台提供加密数据的解密服务。具体地，国密安全服务平台接收来自物联网平台的加密数据，并对该加密数据进行解密，以及将解密得到的解密数据返回给物联网平台。
物联网平台接收国密安全服务平台发送的解密数据，并进行存储。
在一些示例中，5G安全工业网关在向物联网平台发送加密数据前，需要通过物联网平台的登录鉴权和/或连接认证。
例如，物联网平台基于5G安全工业网关的身份标识号码(identity，ID)生成连接密钥，并保存该连接密钥以及向5G安全工业网关发送该连接密钥。5G安全工业网关每次传送加密数据前，都需要向物联网平台发送该连接密钥进行连接认证。若物联网平台中存在与5G安全工业网关发送的连接密钥，则认证通过，否则认证失败。
物联网平台向5G安全工业网关发送认证结果。认证结果为认证成功的情况下，5G安全工业网关向物联网平台传送加密数据。
图2为本申请提供的5G安全工业网关的结构示意图。如图2所示，本申请提供的5G安全工业网关主要由处理模块11、接口模块12、定位模块13、5G传输模块14和国密安全芯片15组成。
接口模块12用于通过各类接口来接收物联网终端发送的传感数据，物联网终端可以包括各类工业设备和传感设备等，各类接口可以包括异步传输标准485接口(recommededstandard485，RS485)、RS232、通用串行总线(universal serial bus，USB)接口和以太网(ethernet，ETH)接口。
定位模块13用于获取物联网终端的位置信息。
处理模块11用于调用国密安全芯片15中部署的软件开发工具包(softwaredevelopment kit，SDK)和安全算法，将接口模块12接收到的传感数据和定位模13获取的位置信息进行加密，得到符合国密安全要求的加密数据。
5G传输模块14用于通过天线将5G安全工业网关接入5G传输网络，以向物联网平台发送经过国密安全芯片15加密后得到的加密数据。
可以理解的是，5G安全工业网关中还可以包括电源，该电源用于向5G安全网关中上述各个模块提供电能。
另外，可以理解的是，图2所示的结构仅是本申请提供的5G安全工业网关的一种示例，本申请提供的5G安全工业网关中可以包括更多或更少的模块。例如，本申请一些实施例中的5G安全工业网关中可以不包括定位模块13。又如，本申请一些实施例中的5G安全工业网关中可以不包括天线，而是包括有线网络接口，或者其他能够与5G传输网络通信的接口。
图3为本申请提供的基于5G工业网关安全传输物联网终端的数据的方法的流程示意图。如图3所示，该方法可以包括S301至S308。下面结合图2所示的5G安全工业网络介绍该方法。
S301，5G安全工业网关对物联网终端的数据进行加密，得到加密数据。
本实施例中，在S301之前，5G安全工业网关获取物联网终端的数据。物联网终端的数据可以包括来自物联网终端的传感数据，进一步地，还可以包括物联网终端的位置数据。
例如，5G安全工业网关的接口模块12通过接口接收来自物联网终端的传感数据；5G安全工业网关的定位模块13对物联网终端进行定位，得到物联网终端的位置信息。
5G安全工业网关获取到来自物联网终端的数据之后，5G安全工业网关的国密安全芯片15对该数据进行加密。
S302，5G安全工业网关与物联网平台进行接入认证。
示例性的，5G安全工业网关第一次向物联网平台请求接入认证时，物联网平台对5G安全工业网关进行安全校验(也可以称为登录鉴权)。若5G安全工业网关通过了安全校验，则物联网平台基于5G安全工业网关的ID生成一个连接密钥，并将该连接密钥保存在物联网平台3中，同时向5G安全工业网关发送认证通过信息以及该连接密钥，允许该5G安全工业网关发送加密数据。若5G安全工业网关没有通过安全校验，则向5G安全工业网关发送认证失败信息，并拒绝该5G安全工业网关向发送的加密数据。
示例性的，5G安全工业网关第N次与物联网平台进行接入认证时，5G安全工业网关向物联网平台发送请求接入信息和连接密钥，N为大于或等于2的整数。
物联网平台判断该连接密钥是否存储在本物联网平台的数据库中，若是，则认证通过；若否，则认证失败。
S303，物联网平台向5G安全工业网关发送接入认证结果信息。
物联网平台根据5G安全工业网关的接入认证结果，向5G安全工业网关发送接入认证结果信息，接入认证结果信息包括接入认证成功或接入认证失败。
S304，接入认证通过的情况下，5G安全工业网关通过5G传输网络向物联网平台发送加密数据。相应地，物联网平台接收来自5G工业网关的加密数据。
若5G安全工业网关通过了物联网平台的接入认证，则允许该5G安全工业网关向物联网平台发送加密数据。
5G传输网络可以通过网络切片技术对加密数据进行传输，保证了加密数据传输时的链路安全。
S305，物联网平台向国密安全服务平台发送加密数据并请求国密安全服务平台对该加密数据进行解密。
S306，国密安全服务平台对来自物联网平台的加密数据进行解密，得到解密数据。
S307，国密安全服务平台向物联网平台发送解密数据。相应地，物联网平台接收该解密数据。
S308，物联网平台存储解密数据。
进一步地，物联网平台可以基于解密数据向5G安全工业网关发送相关数据，例如发送物联网终端的控制数据。
本实施例的方法中，通过在5G工业网关中植入具有国密安全芯片的硬件模块，并结合物联网云平台的接入认证和5G切片网络的安全服务策略，实现基于国密加密算法的硬加密功能和数据安全传输的多向融合工业设备联网的安全机制，提高了数据传输的安全性。
可以理解的是，上述各个实施例中的5G工业安全网关、5G传输网络仅是示例，本申请提出的方法可以应用到其他工业安全网关以及其他传输网络中，只要该工业安全网关中包含国密安全芯片，以及传输网络中通过网络切片技术将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，为安全工业网关的加密数据提供逻辑隔离的安全网络传输通道，就落入本申请的保护范围。
此外，可以理解的是，本申请提出的方法中，可以不限制传输网络传输加密数据的方式，只要对物联网终端的数据进行加密的工业安全网关中包含国密安全芯片，就落入本申请的保护范围。
上述实施例为本申请较优的实施方式，但本申请的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种物联网终端数据的传输方法，其特征在于，所述方法由物联网终端数据的传输系统执行，所述工业网关安全系统包括安全工业网关、物联网平台和国密安全服务平台，所述安全工业网关中包括国密安全芯片，所述方法包括：
所述安全工业网关通过所述国密安全芯片对物联网终端的数据进行加密，得到加密数据；
所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据；
所述物联网平台接收到所述加密数据之后，向所述国密安全服务平台发送解密请求消息，所述解密请求消息用于请求所述国密安全服务平台解密所述加密数据；
所述国密安全服务平台接收到所述解密请求消息之后，对所述加密数据进行解密，得到解密数据；
所述国密安全服务平台向所述物联网平台发送所述解密数据；
所述物联网平台接收到所述解密数据之后，存储所述解密数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述物联网平台对所述安全工业网关进行认证，得到认证结果；
相应地，所述物联网平台向所述国密安全服务平台发送解密请求消息，包括：
在所述认证结果为认证成功的情况下，所述物联网平台向所述国密安全服务平台发送所述解密请求消息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述物联网平台向所述安全工业网关发送所述认证结果；
相应地，所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据，包括：
在所述认证结果为认证成功的情况下，所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述安全工业网关向所述物联网平台发送认证请求消息，所述认证请求消息用于请求基于所述安全工业网关的连接密钥对所述安全工业网关进行认证，所述连接密钥是基于所述安全工业网关的标识生成的；
相应地，所述物联网平台对所述安全工业网关进行认证，得到认证结果，包括：
所述物联网平台判断连接密钥数据库中是否存在所述连接密钥，若存在，则所述认证结果为认证成功，否则所述认证结果为认证失败。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统还包括传输网络；
相应地，所述安全工业网关向所述物联网平台发送所述加密数据，包括：
所述安全工业网关向所述传输网络发送所述加密数据；
所述传输网络使用逻辑隔离的网络传输通道向所述物联网平台发送所述加密数据。
6.一种物联网终端数据的传输系统，其特征在于，包括：安全工业网关、物联网平台和国密安全服务平台，所述安全工业网关中包括国密安全芯片；
所述安全工业网关用于：通过所述国密安全芯片对物联网终端的数据进行加密以得到加密数据，以及向所述物联网平台发送所述加密数据；
所述物联网平台用于：接收所述加密数据，并向所述国密安全服务平台发送解密请求消息，所述解密请求消息用于请求所述国密安全服务平台解密所述加密数据；
所述国密安全服务平台用于：接收所述解密请求消息，并对所述加密数据进行解密以得到解密数据，以及向所述物联网平台发送所述解密数据；
所述物联网平台还用于：接收所述解密数据，以及存储所述解密数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述物联网平台还用于对所述安全工业网关进行认证，以得到认证结果；
相应地，所述物联网平台具体用于：在所述认证结果为认证成功的情况下，向所述国密安全服务平台发送所述解密请求消息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述物联网平台还用于向所述安全工业网关发送所述认证结果；
相应地，所述安全工业网关具体用于：在所述认证结果为认证成功的情况下，向所述物联网平台发送所述加密数据。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述安全工业网关还用于向所述物联网平台发送认证请求消息，所述认证请求消息用于请求基于所述安全工业网关的连接密钥对所述安全工业网关进行认证，所述连接密钥是基于所述安全工业网关的标识生成的；
相应地，所述物联网平台具体用于：判断连接密钥数据库中是否存在所述连接密钥，若存在，则所述认证结果为认证成功，否则所述认证结果为认证失败。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述传输系统还包括传输网络；
相应地，所述安全工业网关具体用于：向所述传输网络发送所述加密数据；
所述传输网络用于：使用逻辑隔离的网络传输通道向所述物联网平台发送所述加密数据。
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