CN114501432A - 一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块 - Google Patents

一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块 Download PDF

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温柏坚
谢瀚阳
张飞
冯歆尧
杨济杰
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Abstract

本发明涉及一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，应用于所述LoRa网络中，包括控制单元、密钥管理单元、加密单元及认证单元；其中控制单元用于接收所述电力数据，并基于所接收的数据触发所述密钥管理单元、加密单元及认证单元，并为这些单元提供所需的数据参数；所述密钥管理单元用于应对控制单元的触发，生成密钥文本，并将生成的密钥文本传输至加密单元；所述加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密，并将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送；所述认证单元用于对所述LoRa节点的身份进行认证，身份认证通过后控制单元将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送。

Description

一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块
技术领域
本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块。
背景技术
电力通信业务包括电力生产业务及管理信息业务两大类，每一类业务均深入社会各层面，覆盖发、输、变、配、用各环节，电力通信网经过多年的发展已经覆盖主、配网各信息节点。近年由于业务的快速发展，配网自动化、电表信息采集、智能家居、输电线路信息等末端边缘业务通信需求数量及种类均爆发式增长，作为电力大数据的源头，末端业务数据的准确性、安全性、实时性的重要性凸显。
物联网作为新一代信息通信技术，其产业发展已被纳入国家战略，国家科技部、工业与信息化部先后在多项国家重大科技专项中设立课题支持物联网技术研究及产业化。对于电网来说，物联网并非一个全新的事物，相关技术已经“渗入”智能电网的各个环节，被用于信息采集、状态监测、回馈控制等，从而全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度。
在各类物联网传输技术体系中，LoRa技术具有功耗低、覆盖范围广、布网灵活、可自主建网的优点，非常适合搭建自主运营的电力物联网业务体系架构。LoRa技术不仅拥有覆盖性广、容量高的特性，LoRa信号对建筑的穿透力也很强，通讯成本低，能够高效、稳定的远程读取数据，作为广域通讯技术有着比Wi-Fi、ZigBee等近场通讯更好的覆盖，在地下管廊通讯、无线远程抄表、输电线在线监测、配电房安全监测以及光伏阵列在线监测中，可以一次部署，多点接入，大大减轻工程作业量的同时，又减轻了设备成本。
LoRa技术在电力数据传输中起着非常重要的作用，而电力数据作为保密要求较高的数据，如何在LoRa无线通信中保证其安全传输，是现有技术需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，应用该模块在LoRa网络中，能够对电力数据进行有效的加密后再进行发送，确保数据传输的安全性。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，应用于所述LoRa网络中，包括控制单元、密钥管理单元、加密单元及认证单元；
其中控制单元用于接收所述电力数据，并基于所接收的数据触发所述密钥管理单元、加密单元及认证单元，并为这些单元提供所需的数据参数；
所述密钥管理单元用于应对控制单元的触发，生成密钥文本，并将生成的密钥文本传输至加密单元；
所述加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密，并将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送；
所述认证单元用于对所述LoRa节点的身份进行认证，身份认证通过后控制单元将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送。
优选地，所述密钥管理单元生成密钥文本的具体过程如下：
以编码为64位的序列作为染色体；随机选取所述染色体构成初始群体；
通过计算所述初始群体的香浓熵来获取适应度值；
将随机选取的两个所述适应度值通过交叉运算生成交叉值；
对所述交叉值进行突变运算获取突变适应度值；
输出最大突变适应度值作为所述密钥文本。
优选地，加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密的具体过程如下：
采用Caesar算法对数据加密生成初始加密文本；
将所述初始加密文本通过二进制转化为64位的编码；
以转化后的所述初始加密文本和所述密钥文本作为父本一，通过交叉运算获取子本一；
对所述子本进行突变运算得到所述加密后的数据。
优选地，所述序列通过随机函数生成，所述序列包含特殊字符和字母。
优选地，所述染色体群体的数量为至少300个。
优选地，所述认证单元对所述LoRa节点的身份进行认证的具体过程如下：
LoRa节点与安全加密模块连接后，认证单元向服务器发送记录LoRa节点信息的认证请求报文；
服务器接收到所述认证请求报文后，判断认证请求报文是否符合预先设定的报文允许规则，若否则丢弃该认证请求报文，若是则执行下一步；
服务器判断所述认证请求报文中的LoRa节点信息是否与服务器存储的LoRa节点信息匹配，若否则向认证单元发送拒绝访问应答报文；若是则向认证单元发送接受访问应答报文，LoRa节点认证通过。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块包括控制单元、密钥管理单元、加密单元及认证单元；其中控制单元用于接收所述电力数据，并基于所接收的数据触发所述密钥管理单元、加密单元及认证单元，并为这些单元提供所需的数据参数；所述密钥管理单元用于应对控制单元的触发，生成密钥文本，并将生成的密钥文本传输至加密单元；所述加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密，并将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送；所述认证单元用于对所述LoRa节点的身份进行认证，身份认证通过后控制单元将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送。应用本发明提供的电力数据安全加密模块在进行数据加密之前，先对LoRa节点的身份进行认证，确保不会出现错误接入。同时，通过电力数据安全加密模块对电力数据进行有效的加密后再进行发送，确保数据传输的安全性。
附图说明
图1为基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块的结构示意图。
图2为密钥管理单元生成密钥文本流程示意图。
图3为加密单元基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密的流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，应用于所述LoRa网络中，包括控制单元、密钥管理单元、加密单元及认证单元；
其中控制单元用于接收所述电力数据，并基于所接收的数据触发所述密钥管理单元、加密单元及认证单元，并为这些单元提供所需的数据参数；
所述密钥管理单元用于应对控制单元的触发，生成密钥文本，并将生成的密钥文本传输至加密单元；
所述加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密，并将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送；
所述认证单元用于对所述LoRa节点的身份进行认证，身份认证通过后控制单元将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送。
在具体的实施过程中，如图2所示，所述密钥管理单元生成密钥文本的具体过程如下：
以编码为64位的序列作为染色体；随机选取所述染色体构成初始群体；
通过计算所述初始群体的香浓熵来获取适应度值；
将随机选取的两个所述适应度值通过交叉运算生成交叉值；
对所述交叉值进行突变运算获取突变适应度值；
输出最大突变适应度值作为所述密钥文本。
在具体的实施过程中，如图3所示，加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密的具体过程如下：
采用Caesar算法对数据加密生成初始加密文本；
将所述初始加密文本通过二进制转化为64位的编码；
以转化后的所述初始加密文本和所述密钥文本作为父本一，通过交叉运算获取子本一；
对所述子本进行突变运算得到所述加密后的数据。
在具体的实施过程中，所述序列通过随机函数生成，所述序列包含特殊字符和字母。
在具体的实施过程中，所述染色体群体的数量为至少300个。
在具体的实施过程中，所述认证单元对所述LoRa节点的身份进行认证的具体过程如下：
LoRa节点与安全加密模块连接后，认证单元向服务器发送记录LoRa节点信息的认证请求报文；
服务器接收到所述认证请求报文后，判断认证请求报文是否符合预先设定的报文允许规则，若否则丢弃该认证请求报文，若是则执行下一步；
服务器判断所述认证请求报文中的LoRa节点信息是否与服务器存储的LoRa节点信息匹配，若否则向认证单元发送拒绝访问应答报文；若是则向认证单元发送接受访问应答报文，LoRa节点认证通过。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，应用于所述LoRa网络中，其特征在于：包括控制单元、密钥管理单元、加密单元及认证单元；
其中控制单元用于接收所述电力数据，并基于所接收的数据触发所述密钥管理单元、加密单元及认证单元，并为这些单元提供所需的数据参数；
所述密钥管理单元用于应对控制单元的触发，生成密钥文本，并将生成的密钥文本传输至加密单元；
所述加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密，并将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送；
所述认证单元用于对所述LoRa节点的身份进行认证，身份认证通过后控制单元将加密的数据、密钥文本通过LoRa节点进行发送。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，其特征在于：所述密钥管理单元生成密钥文本的具体过程如下：
以编码为64位的序列作为染色体；随机选取所述染色体构成初始群体；
通过计算所述初始群体的香浓熵来获取适应度值；
将随机选取的两个所述适应度值通过交叉运算生成交叉值；
对所述交叉值进行突变运算获取突变适应度值；
输出最大突变适应度值作为所述密钥文本。
3.根据权利要求2所述的基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，其特征在于：加密单元用于基于所述密钥文本对所述控制单元接收的数据进行加密的具体过程如下：
采用Caesar算法对数据加密生成初始加密文本；
将所述初始加密文本通过二进制转化为64位的编码；
以转化后的所述初始加密文本和所述密钥文本作为父本一，通过交叉运算获取子本一；
对所述子本进行突变运算得到所述加密后的数据。
4.根据权利要求3所述的基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，其特征在于：所述序列通过随机函数生成，所述序列包含特殊字符和字母。
5.根据权利要求3所述的基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，其特征在于：所述染色体群体的数量为至少300个。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于LoRa无线通信技术的电力数据安全加密模块，其特征在于：所述认证单元对所述LoRa节点的身份进行认证的具体过程如下：
LoRa节点与安全加密模块连接后，认证单元向服务器发送记录LoRa节点信息的认证请求报文；
服务器接收到所述认证请求报文后，判断认证请求报文是否符合预先设定的报文允许规则，若否则丢弃该认证请求报文，若是则执行下一步；
服务器判断所述认证请求报文中的LoRa节点信息是否与服务器存储的LoRa节点信息匹配，若否则向认证单元发送拒绝访问应答报文；若是则向认证单元发送接受访问应答报文，LoRa节点认证通过。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115119203A (zh) * 2022-08-30 2022-09-27 伏诺瓦(天津)科技有限公司 基于随机密钥机制的LoRa子设备安全回连方法和通信系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115119203A (zh) * 2022-08-30 2022-09-27 伏诺瓦(天津)科技有限公司 基于随机密钥机制的LoRa子设备安全回连方法和通信系统
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