樹人論文刊發電力自動化通信技術

　　【摘 要】近年來，隨著電力建設的快速發展，自動化通信技術中的也網絡信息安全要求也不斷提高。因此，本文作者主要電力信息系統的數據加密技術中的DES和RSA兩類典型加密算法、密匙的生成和管理方案及加密方案的性能進行了分析。

　　【關鍵詞】電力通信;安全;數據加密標準　電子職稱論文發表

　　1.電力通信安全防護體系。電網安全防護工程是一項系統工程，它是將正確的工程實施流程、管理技術和當前能夠得到的最好的技術方法相結合的過程。從理論上，電網安全防護系統工程可以套用信息安全工程學模型的方法，信息安全工程能力成熟度模型(SSE-CMM)可以指導安全工程的項目實施過程，從單一的安全設備設置轉向考慮系統地解決安全工程的管理、組織和設計、實施、驗證等。將上述信息安全模型涉及到的諸多方面的因素歸納起來，最主要的因素包括：策略、管理和技術，這三要素組成了一種簡單的信息安全模型。

　　從工程實施方面講，信息安全工程是永無休止的動態過程。其設計思想是將安全管理看成一個動態的過程，安全策略應適應網絡的動態性。動態自適應安全模型由下列過程的不斷循環構成：安全需求分析、實時監測、報警響應、技術措施、審計評估。

　　2.電力信息系統的數據加密技術

　　2.1.典型的數據加密算法典型的數據加密算法包括數據加密標準(DES)算法和公開密鑰算法(RSA)，下面將分別介紹這兩種算法。

　　2.1.1.數據加密標準(DES)算法。目前在國內，隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)、加油站、高速公路收費站等領域被廣泛應用，以此來實現關鍵數據的保密，如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸，IC卡與POS間的雙向認證、金融交易數據包的MAC校驗等，均用到DES算法。

　　圖1DES算法框圖

　　DES加密算法的框圖如圖1所示。其中明文分組長為64bit，密鑰長為56bit。圖的左邊是明文的處理過程，有3個階段，首先是一個初始置換IP，用于重排明文分組的64bit數據，然后是具有相同功能的16輪變換，每輪都有置換和代換運算，第16輪變換的輸出分為左右兩部分，并被交換次序。最后再經過一個逆初始置換IP-1(IP的逆)，從而產生64bit的密文。

　　DES算法具有極高的安全性，到目前為止，除了用窮舉搜索法對DES算法進行攻擊外，還沒有發現更有效的辦法。而56位長的密鑰的窮舉空間為256，這意味著如果一臺計算機的速度是每秒檢測一百萬個密鑰，則它搜索完全部密鑰就需要將近2285年的時間，可見，對DES處法的攻擊是難以實現的。

　　2.1.2.公開密鑰算法(RSA)。公鑰加密算法也稱非對稱密鑰算法，用兩對密鑰：一個公共密鑰和一個專用密鑰。用戶要保障專用密鑰的安全;公共密鑰則可以發布出去。公共密鑰與專用密鑰是有緊密關系的，用公共密鑰加密信息只能用專用密鑰解密，反之亦然。由于公鑰算法不需要聯機密鑰服務器，密鑰分配協議簡單，所以極大簡化了密鑰管理。除加密功能外，公鑰系統還可以提供數字簽名。公共密鑰加密算法主要有RSA、Fertzza、Elgama等。

　　在這些安全實用的算法中，有些適用于密鑰分配，有些可作為加密算法，還有些僅用于數字簽名。多數算法需要大數運算，所以實現速度慢，不能用于快的數據加密。RSA 使用兩個密鑰，一個是公鑰，一個是私鑰。加密時把明文分成塊，塊的大小可變，但不超過密鑰的長度。RSA把明文塊轉化為與密鑰長度相同的密文。一般來說，安全等級高的，則密鑰選取大的，安全等級低的則選取相對小些的數。RSA的安全性依賴于大數分解，然而值得注意的是，是否等同于大數分解一直未得到理論上的證明，而破解RSA 是否只能通過大數分解同樣是有待證明。

　　2.1.3.算法比較。DES常見攻擊方法有：強力攻擊、差分密碼分析法、線性密碼分析法。對于16個循環的DES來說，差分密碼分析的運算為255.1，而窮舉式搜索要求255。根據摩爾定律所述：大約每經過18個月計算機的計算能力就會翻一番，加上計算機并行處理及分布式系統的產生，使得DES的抗暴能力大大降低。

　　RAS的安全性依賴于大整數的因式分解問題。但實際上，誰也沒有在數學上證明從c和e計算m，需要對n進行因式分解。可以想象可能會有完全不同的方式去分析RAS。然而，如果這種方法能讓密碼解析員推導出d，則它也可以用作大整數因式分解的新方法。最難以令人置信的是，有些RAS變體已經被證明與因式分解同樣困難。甚至從RAS加密的密文中恢復出某些特定的位也與解密整個消息同樣困難。另外，對RAS的具體實現存在一些針對協議而不是針對基本算法的攻擊方法。

　　綜合上述內容，對于保密級別不是很高的電力數據，例如日常電量數據，沒有必要適用當時最強大的密碼系統，直接引用DES密碼系統實現一種經濟可行的好方案。

　　2.2.密匙的生成和管理。密鑰管理技術是數據加密技術中的重要一環，它處理密鑰從生成、存儲、備份/恢復、載入、驗證、傳遞、保管、使用、分配、保護、更新、控制、丟失、吊銷和銷毀等多個方面的內容。它涵蓋了密鑰的整個生存周期，是整個加密系統中最薄弱的環節，密鑰的管理與泄漏將直接導致明文內容的泄漏，那么一切的其它安全技術，無論是認證、接入等等都喪失了安全基礎。

　　密鑰管理機制的選取必須根據網絡的特性、應用環境和規模。下面對常用的密鑰管理機制做詳細的分析，以及判斷這種管理機制是否適用于無線網絡。具體包括以下幾個方面：

　　2.2.1.密鑰分配模式。KDC可以是在中心站端，與服務器同在一個邏輯(或物理)服務器(集中式密鑰分配)，也可以是在與中心站完全對等的一個服務器上(對等式密鑰分配)。如果KDC只為一個子站端分發密鑰，應該采用集中式，如果KDC為許多的同級子站分發密鑰，應該采用對等式。由上文的分析來看，顯然應該采用集中式的分配方案，將KDC建立在中心站中。

　　2.2.2.預置所有共享密鑰。網絡中的每個節點都保存與其它所有節點的共享密鑰。如果網絡規模為n個節點，那么每個節點需要存儲n-1個密鑰。這種機制在網絡中是不現實的。網絡一般具有很大的規模，那么節點需要保存很多密鑰而節點的內存資源又非常有限，因此這種密鑰分配機制會占用掉巨大的存儲資源，也不利于動態拓撲下新節點的加入。