技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)姆椒ǎ绕渖婕耙环N基于隨機(jī)加密會話協(xié)議的數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)臒崃勘磉h(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

由于按建筑面積計(jì)算熱費(fèi)的供熱收費(fèi)體質(zhì)存在著用多用少一個(gè)樣，用戶節(jié)約用熱積極性不高導(dǎo)致我國熱力資源的極大浪費(fèi)現(xiàn)象，國家相繼力推了許多節(jié)能降耗計(jì)劃，其中冬季供暖方式已經(jīng)開始逐步推行分戶計(jì)量方式，依照多用多付，少用少付的原則，進(jìn)行熱計(jì)量收費(fèi)。隨著熱量表安裝數(shù)量越來越多，采用人工抄表方式工作量大、誤抄漏抄等問題日益暴漏。在這種情況下，很多公司開發(fā)了快速便捷、準(zhǔn)確穩(wěn)定的遠(yuǎn)程抄表方式，滿足了廣大熱力公司的迫切需求。這種抄表方式不僅能夠做到熱表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取，還能夠?qū)φ麄€(gè)供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的功能，大大節(jié)省了熱力公司抄表員的開支以及解決了相應(yīng)的數(shù)據(jù)滯后問題，并且有效提高供熱單位的自動化程度和管理水平。

但是現(xiàn)有熱量表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)都是通過公開的共享傳輸媒介傳輸數(shù)據(jù)，并且傳輸數(shù)據(jù)都是標(biāo)準(zhǔn)格式，沒有進(jìn)行加密，這使得現(xiàn)有系統(tǒng)傳輸?shù)拿舾袛?shù)據(jù)(如用戶使用的用于計(jì)費(fèi)的熱量)受到嚴(yán)重威脅，黑客很容易利用竊聽、篡改、重放等攻擊手段對系統(tǒng)造成直接的利益損害。

在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中，電表抄表的研究與應(yīng)用比較成熟。現(xiàn)有的電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)也有考慮到以上現(xiàn)有的安全技術(shù)缺點(diǎn)，如申請日為2008年09月09日，申請?zhí)枮?00810120953.6的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，該發(fā)明專利講述的一次性加密方法的確有效克服了黑客通過竊聽來的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)篡改，但是不僅增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅挻螖?shù)，而且沒有考慮到一些黑客可以通過竊聽，記錄下某一個(gè)用電量很少的時(shí)間段的傳輸數(shù)據(jù)，他并不需要破解任何數(shù)據(jù)，只需要把記錄下來的數(shù)據(jù)在下一個(gè)用電量很多的時(shí)間段來進(jìn)行重放，這樣即使傳輸數(shù)據(jù)使用更加復(fù)雜的加密函數(shù)和哈希算法，還是可以輕易用虛假的數(shù)據(jù)給代替。還有一個(gè)申請日為2012年10月18日，申請?zhí)枮?01210396897.5的智能電表通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，該發(fā)明專利雖然沒有增加數(shù)據(jù)傳輸會話次數(shù)，也通過幀序號的遞增變化傳輸在一定程度上防止了重放攻擊，但是這種簡單的遞增變化規(guī)律很容易被破解，黑客還是可以用截獲的低用電數(shù)據(jù)來代替電表自行和客戶端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)重放攻擊。而且其加密密鑰是唯一的，容易遭受密碼分析進(jìn)行窮舉法和基于已知明文攻擊。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種熱量表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)姆椒ǎ撓到y(tǒng)和該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)姆椒ǚ乐购诳蛯υ撓到y(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的竊聽、篡改、重放等攻擊。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

所述系統(tǒng)包括基站、中繼器、儀表；所述基站包括：通信模塊、解密模塊、存儲模塊；所述

通信模塊，用于向儀表發(fā)送請求數(shù)據(jù)指令，并接收來自儀表的密文回復(fù)；

解密模塊，用于對密文進(jìn)行解密；

存儲模塊，用于存儲解密后的隨機(jī)密鑰和所述儀表熱量值。

所述儀表包括：采集模塊、加密模塊、通信模塊；所述

采集模塊，用于對現(xiàn)場模擬數(shù)據(jù)溫度和流速的采集，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

加密模塊，用于生成對話密鑰，并對會話傳輸?shù)牡刂贰崃筷P(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

通信模塊，用于接收來自基站的指令，并向基站回復(fù)加密后的密文數(shù)據(jù)。

熱量表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)姆椒ǎㄈ缦虏襟E：

A基站發(fā)送廣播請求地址指令至儀表；

B根據(jù)接收到的廣播請求地址指令，產(chǎn)生會話隨機(jī)密鑰key₂并保存；

C儀表通過存有的上次會話隨機(jī)密鑰key₁對自身地址和隨機(jī)密鑰key₂進(jìn)行加密處理，并將加密處理后的密文c₁回復(fù)給基站；

D基站通過隨機(jī)密鑰key₁對密文進(jìn)行解密得到明文數(shù)據(jù)，獲取儀表地址和隨機(jī)密鑰key₂；

E基站按照地址發(fā)送請求熱量指令至相應(yīng)的地址儀表；

F儀表根據(jù)接收到的請求熱量指令，用隨機(jī)密鑰key₂對熱量和隨機(jī)密鑰key₁進(jìn)行加密處理，并將加密后的密文c₂回復(fù)于基站，并丟棄上次會話隨機(jī)密鑰key₁；

G基站通過隨機(jī)密鑰key₂對接收到的密文c₂進(jìn)行解密得到明文數(shù)據(jù)，獲取熱量和隨機(jī)密鑰key₁；及