WO2019080409A1 - 基于sts预付费系统的可持续操作方法 - Google Patents

基于sts预付费系统的可持续操作方法

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郑园园
姚青
徐梓鼎
王亮
郭宇轩
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/60Protecting data
    • G06F21/64Protecting data integrity, e.g. using checksums, certificates or signatures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00Arrangements for software engineering
    • G06F8/60Software deployment
    • G06F8/65Updates

Definitions

  • the invention relates to a sustainable operation method based on an STS prepaid system, which is mainly applied to the smart meter industry.
  • the STS standard specifies three benchmark dates: 1993-01-01 00:00:00, 2014-01-0100:00:00, and 2035-01-01 00:00:00 to indirectly define the date when Token is generated.
  • TID TID is the offset number of the current date from a base date.
  • Encryption box the hardware encryption box
  • the newly upgraded encryption box enables the license use restriction function and re-defines the interface protocol between the encryption box and the power sales system; in order to obtain the use of the encryption box Permissions, users not only need to upgrade the power sales system, but also need to purchase a new license to the encryption box manufacturer every year or when the use of the encryption box is limited, in order to use the encryption box to sell electricity.
  • the upgrade of the STS prepaid system brings additional human and material costs to the user, such as the full upgrade of the power sales system, the meter key replacement within the entire supply group, and the encryption box license fee.
  • the object of the present invention is to overcome the above problems and to provide a sustainable operation method based on the STS prepaid system, so that the existing STS prepaid system can be continuously used without replacing the encryption box, without being affected by the reference date. .
  • a sustainable operation method based on the STS prepaid system including the following steps:
  • the meter After receiving the Token, the meter parses it to obtain Token0, and performs CRC check and TID identification. After the checksum is successfully identified, the meter stores the TID of the Token0 and performs corresponding operations.
  • said clearing the TID stack in the meter and storing the secret value specifically:
  • the power selling system generates a Token for clearing the TID stack of the meter, and fills in a secret value in the Amount field of the Token;
  • the power selling system inputs the Token into the corresponding meter. After the meter recognizes, the meter clears the TID stack and stores the secret value.
  • the meter parses and obtains Token0, specifically:
  • the Token0 data ciphertext is obtained by subtracting the Token data from the secret value stored in the table;
  • the present invention has the following advantages and effects: 1.
  • the invention not only clears the obstacle that the user must upgrade the current encryption box, but also solves the problem that the current STS prepaid system brings after the reference date switching. Identify the problem of Token error or user illegal use of Token; in order to meet the needs of users to continue to use the current STS prepaid system, not only improve the utilization of STS system equipment, but also greatly reduce the additional cost, but also to some extent Guarantee the security of the Token.
  • the TID clear operation can be performed in addition to the conversion key, and the presence of the secret value ensures that the Token used after the TID is cleared cannot be used by the user.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a Token format of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow chart of the Token parsing operation of the background art of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the Token format of the TID stack of the clear meter of the present invention.
  • Figure 5 is a flow chart of the Token generation operation of the present invention.
  • Figure 6 is a flow chart of the Token parsing operation of the present invention.
  • the invention utilizes the STS management Token to set the table parameters in the service, and combines the calculation method of the data defined in the STS standard in the Token and the Token generation process, and proposes an existing STS prepaid system. A solution that is continuously used without replacing the encryption box.
  • the STS is divided into three categories according to the Token usage scenarios: recharge Token, management Token, and test Token.
  • the management Token format is defined as: Token type (Class, 2bits), Token subtype (SubClass, 4bits), random number field. (RND, 4bits), TID field (24bits), Register/Amount field (16bits), and CRC check field (16bits), as shown in Figure 1.
  • the STS defines the Token generation process (as shown in Figure 2), and performs the following steps in the Token-generated operation flow:
  • the 66-bit Token data plaintext is split to obtain a 2-bit Token type and 64-bit Token data;
  • the 66-bit Token is split to obtain a 2-bit Token type and 64-bit ciphertext data
  • the Token is subjected to CRC check and TID validity identification.
  • TID of the Token is smaller than the smallest TID stored in the table, the Token is an expired Token; when the TID of the Token has been stored in the table, the Token is the used Token; if the Token TID is the upper 8 bits If the number represented is greater than the key expiration parameter (KEN) stored in the table, then the Token key expires. If any of the above tables are met, the Token will be rejected. Otherwise, the meter records the TID of the Token in the secure storage area and performs the related operations required by the Token.
  • KEN key expiration parameter
  • the TID value in the Token will become larger and larger, and will eventually exceed the number that can be represented by 24 bits. Therefore, after the STS prepaid system arrives at the next new reference date, the entire STS prepaid system will change the base date and the TID rollover (the TID starts the minute offset based on the new base date) before the TID is exceeded. Calculation).
  • the following methods can continue to use the encryption of the current STS prepaid system. Box, reducing costs while ensuring the sustainable development of STS prepaid systems.
  • Token data Token0 data ciphertext+secret value
  • Step E inserting the Token data of the 2 bits taken out in the previous step (Step D) into the Token data, obtaining a 66-bit Token, and converting it into a Token of 20 digits;
  • the sales system delivers the obtained token to the meter, and after receiving the token, the meter parses the token according to the steps shown in FIG. 6, specifically:
  • Token0 data ciphertext Token data-secret value
  • step F4 Insert the token type of the 2 bits taken out in step F2 into the Token0 data ciphertext to obtain Token0.
  • the meter After decrypting the Token0, the meter performs CRC check and TID identification. After the checksum is successfully identified, the meter stores the TID of the Token0 and performs a corresponding operation with Token0.
  • the clearing of the TID stack in the meter and storing the secret value specifically: the power selling system formulates a Token for clearing the TID stack of the meter according to the custom management token assigned to the vendor in the STS standard, and In the Amount field of this Token, fill in a secret value such as 4660 (0x1234), as shown in Figure 4.
  • the power selling system inputs the Token into the corresponding meter. After the meter is identified, the meter clears the TID stack and stores the secret value securely.

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Abstract

一种基于STS预付费系统的可持续操作方法,主要通过如下技术方案来完成的:基于STS预付费系统的可持续操作方法,包括以下步骤:切换基准日期时,清除表计中的TID堆栈,并存储秘密值;根据需求调用加密盒,得到一串20个数字的Token0,将其转换为16进制表示;取出其中2个比特的Token类型,得到64比特的Token0数据密文,将Token0数据密文与所述秘密值相加得到64比特的Token数据;将取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token数据,并将其转换为20个数字的Token;表计收到该Token后,对其进行解析得到Token0,并进行CRC校验和TID识别,校验和识别成功后,表计存储该Token0的TID并执行相应操作。该方法使现有STS预付费系统在不更换加密盒情况下能够持续使用,而不受基准日期的影响。

Description

基于STS预付费系统的可持续操作方法
本申请要求于2017年10月27日提交中国专利局、申请号为201711019518.X、发明名称为“基于STS预付费系统的可持续操作方法”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及一种基于STS预付费系统的可持续操作方法,主要应用于智能电表行业。
背景技术
STS标准规定了三个基准日期:1993-01-01 00:00:00、2014-01-0100:00:00以及2035-01-01 00:00:00,来间接定义了Token生成时候的日期TID(TID是当前日期与某个基准日期的偏移分钟数)。当到达基准日期之后,STS预付费系统中的所有对象都需进行基准日期的切换;并且STS协会规定所有涉及密钥、与加解密相关的操作流程以及Token的生成都由硬件加密盒(以下简称加密盒)完成。当基准日期切换时,需更换售电密钥,升级Token密钥算法等。基于目前STS预付费系统中的加密盒并没有新Token密钥算法功能,也没有转换基准日期的功能,为了能继续使用STS预付费系统,电力局等公共事业单位(以下简称用户)需将现STS预付费系统中加密盒升级、售电密钥升级、表计升级以及相关的所有策略升级。
另外,因为STS预付费系统加密盒厂家目前仅有一家,而新升级的加密盒启用了license使用受限功能并且重新制定了加密盒和售电系统之间的接口协议;为了获取加密盒的使用权限,用户不仅需要升级售电系统,更要每年或者在加密盒使用受限时向加密盒厂家购买新license才能正常使用加密盒进行售电。
纵观以上特性,STS预付费系统的升级给用户带来额外的人力物力成本,如售电系统全方位升级、整个供应群范围内的表计密钥更换、加密盒license费用等。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题,提供一种基于STS预付费系统的可持续操作方法,使现有STS预付费系统在不更换加密盒情况下能够持续使用,而不受基准日期的影响。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的,
基于STS预付费系统的可持续操作方法,包括以下步骤:
切换基准日期时,清除表计中的TID堆栈,并存储秘密值;
根据需求调用加密盒,得到一串20个数字的Token0,将其转换为16进制表示;
取出其中2个比特的Token类型,得到64比特的Token0数据密文,将Token0数据密文与所述秘密值相加得到64比特的Token数据;
将取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token数据,并将其转换为20个数字的Token;
表计收到该Token后,对其进行解析得到Token0,并进行CRC校验和TID识别,校验和识别成功后,表计存储该Token0的TID并执行相应操作。
作为优选,所述清除表计中的TID堆栈,并存储秘密值,具体为:
售电系统生成一个用于清除表计TID堆栈的Token,并在此Token的Amount域填入一个秘密值;
切换基准日期时,售电系统将此Token输入相对应的表计中,经过表计识别后,表计清除TID堆栈,并存储该秘密值。
作为优选,表计收到该Token后,对其进行解析得到Token0,具体为:
将所述20个数字的Token转换成66比特的数据;
对66比特的数据进行拆分,得到2个比特的Token类型和64比特的Token数据;
将Token数据减去表中存储的所述秘密值得到Token0数据密文;
将取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token0数据密文得到Token0。
本发明与现有技术相比有如下优点和效果:1、本发明不仅清除了用户必须升级当前加密盒的障碍,又解决了使用当前的STS预付费系统在基准日期切 换后带来的表计识别Token出错或者用户非法使用Token的问题;在满足用户能继续使用当前STS预付费系统的需求下,不但提高了STS系统设备的利用率,大大减少了额外的成本,而且还能在一定程度上保证Token的安全性。2、除了无需更新加密盒,无需重新申请新密钥之外,还填补了现有STS中无清除TID功能的Token。在业务方面,也可以在除转换密钥之外进行TID清除操作,也因秘密值的存在保证了清除TID后用过的Token不能被用户使用。
附图说明
图1是本发明管理Token格式示意图。
图2是本发明背景技术Token生成操作流程图。
图3是本发明背景技术Token解析操作流程图。
图4是本发明清除表计TID堆栈的Token格式示意图。
图5是本发明Token生成操作流程图。
图6是本发明Token解析操作流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍。
本发明利用STS管理Token在业务上是对表参数进行设置的这个特性,结合STS标准中定义的数据在Token中的计算方法和Token生成过程,提出了一种可使现有STS预付费系统在不更换加密盒情况下持续使用的解决方案。
STS根据Token使用场景的不同对其分为三类:充值Token、管理Token、测试Token;其中管理Token格式定义为:Token类型(Class,2bits)、Token子类型(SubClass,4bits)、随机数域(RND,4bits)、TID域(24bits)、Register/Amount域(16bits)以及CRC校验域(16bits),如图1所示。
STS定义了Token生成过程(如图2所示),在Token生成的操作流程中执行以下操作步骤:
首先,对66比特的Token数据明文进行拆分,得到2个比特的Token类型和64比特的Token数据;
然后,对64比特的Token数据进行加密,得到密文;
接着,将2个比特的Token类型与64比特密文进行组合,得到最终的66比特的Token;
最后,将66比特的Token转换为20个数字的Token码。
同样的,在解析Token的操作流程(如图3所示)中执行以下操作步骤:
首先,将20个数字的Token码转换成66比特的Token;
其次,对66比特的Token进行拆分,得到2个比特的Token类型和64比特的密文数据;
然后,对64比特的Token数据进行解密,得到Token数据;
最后,将2个比特的Token类型与64比特Token数据进行组合,得到最终的66比特的Token明文。
表计按以上步骤成功初步处理了Token之后,要对此Token进行CRC校验以及TID有效性识别。当Token的TID比表中所存储的最小的TID还小,则此Token为过期Token;当Token的TID已在表中存储过,则此Token为已使用Token;如果Token TID的高8位所代表的数比表中所存储的密钥过期参数(KEN)大,则此Token密钥过期。满足以上任何一点表计都将拒绝此Token,否则表计将此Token的TID记录在安全存储区中并执行Token要求的相关操作。
随着时间的推移,Token中的TID数值会越来越大,最后将超过24比特所能表示的数。因此,当STS预付费系统到达下一个新基准日期之后,在TID超限之前,整个STS预付费系统将进行基准日期的改变以及TID翻转(TID以新的基准日期为基准开始进行分钟偏移数的计算)。
考虑到目前新升级的STS加密盒会带来额外license费用以及所有现场的表计要进行STS密钥转换来应对TID翻转和基准日期的更换,可采用以下方式继续使用目前STS预付费系统的加密盒,减少成本的同时保证STS预付费系统的可持续发展。
基于STS预付费系统的操作方法,包括:
A、切换基准日期时,清除表计中的TID堆栈,并安全存储秘密值;自此以后,售电系统按照图5所示步骤生成Token;
B、往售电系统中输入客户所需求的功能参数,调用售电系统加密盒;
C、得到一串20个数字的Token0,并将其转换为16进制表示;
D、取出其中2个比特的Token类型,得到64比特的Token0数据密文,将Token0数据密文与所述秘密值相加得到64比特的Token数据,即Token数据=Token0数据密文+秘密值;
E、将前一步骤(步骤D)中取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token数据,得到66比特的Token,并将其转换为20个数字的Token;
F、售电系统将得到的所述Token下发给表计,表计收到此Token后,按照图6所示步骤对其进行解析,具体为:
F1、将接收到的所述20个数字的Token转换成66比特的数据;
F2、对66比特的数据进行拆分,得到2个比特的Token类型和64比特的Token数据;
F3、将Token数据减去表中存储的所述秘密值得到Token0数据密文,即Token0数据密文=Token数据-秘密值;
F4、将步骤F2取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token0数据密文得到Token0。
G、表计对所述Token0进行解密后,进行CRC校验和TID识别,校验和识别成功后,表计存储该Token0的TID并执行与Token0相应操作。
作为优选,所述清除表计中的TID堆栈,并存储秘密值,具体为:售电系统根据STS标准中分配给厂商的自定义管理Token,制定一个用于清除表计TID堆栈的Token,并在此Token的Amount域填入一个秘密值如4660(0x1234),如图4所示。在切换基准日期时,售电系统将此Token输入相对应的表计中,经过表计识别后,表计清除TID堆栈,并安全存储该秘密值。

Claims (3)

  1. 一种基于STS预付费系统的可持续操作方法,其特征在于,包括以下步骤:
    切换基准日期时,清除表计中的TID堆栈,并存储秘密值;
    根据需求调用加密盒,得到一串20个数字的Token0,将其转换为16进制表示;
    取出其中2个比特的Token类型,得到64比特的Token0数据密文,将Token0数据密文与所述秘密值相加得到64比特的Token数据;
    将取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token数据,并将其转换为20个数字的Token;
    表计收到该Token后,对其进行解析得到Token0,并进行CRC校验和TID识别,校验和识别成功后,表计存储该Token0的TID并执行相应操作。
  2. 根据权利要求1所述的基于STS预付费系统的可持续操作方法,其特征在于,所述清除表计中的TID堆栈,并存储秘密值,具体为:
    售电系统生成一个用于清除表计TID堆栈的Token,并在此Token的Amount域填入一个秘密值;
    切换基准日期时,售电系统将此Token输入相对应的表计中,经过表计识别后,表计清除TID堆栈,并存储该秘密值。
  3. 根据权利要求1所述的基于STS预付费系统的可持续操作方法,其特征在于,表计收到该Token后,对其进行解析得到Token0,具体为:
    将所述20个数字的Token转换成66比特的数据;
    对66比特的数据进行拆分,得到2个比特的Token类型和64比特的Token数据;
    将Token数据减去表中存储的所述秘密值得到Token0数据密文;
    将取出的所述2个比特的Token类型插入所述Token0数据密文得到Token0。
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