[發明專利]一種智能電能表通信加密算法

在審

• 申請號: 201710380444.6
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107317673A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 沈鑫;曹敏;鄒京希;魏齡;趙旭;閆永梅;張林山;李月梅
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 逯長明,許偉群

技術領域

本發明涉及通信加密技術領域，尤其涉及一種智能電能表通信加密算法。

背景技術

信息技術推動了電力信息化建設的發展，智能電網作為當下的一種現代電網，它將信息流、業務流、電力流高度融合于一體，已經成為世界各國發展的新趨勢、新潮流。智能電能表作為智能電網的關鍵部分，它能夠及時反映最新的電力市場信息—電價、供應的電量和需求的電量。而電能表作為一個計量產品，其相關數據的安全傳輸和存儲是電能表眾多功能中的核心基礎，只有確保數據的安全通訊才能使智能電網更加安全和可靠。

國內對智能電網安全性的研究也緊跟著國際的發展步伐，從一開始就高度關注 IEC61850在電網和變電站系統中的應用，并在智能電網技術研究中取得了顯著成果。目前智能電能表通信大多采用GCM算法進行加密，GCM是建立在128bits分組密鑰基礎上的一種高速認證加密算法，采用AES(高級加密標準)的CTR(計數器)模式進行加密和定義在GF(伽羅華域)上的GHASH(伽羅華散列)函數進行認證。GCM包含一種適用于 IEEEC 802.1AE協議的GCM高速硬件結構，可以同時處理多組數據，算法吞吐率達到 162.56Gbit/s。GCM算法包括GCM模式(加密認證模式)、GMAC模式(認證模式)和NULL 模式(非加密非認證模式)，智能電能表傳輸報文使用GCM算法的三種模式實施安全加密，在提高傳輸效率的同時大大提升了傳輸安全性。

但是，GCM算法較復雜，通過GCM算法對智能電能表傳輸報文進行加密時耗時較長，還有GCM高速硬件成本較高。

發明內容

本發明提供了一種智能電能表通信加密算法，以解決目前GCM加密算法計算復雜，耗時較長的問題。

本發明提供了一種智能電能表通信加密算法，所述算法包括：

將原始數據安全散列成256bits的消息摘要；

將所述消息摘要的前20bits作為提取密鑰的編號，生成密鑰數據；

將所述密鑰數據擴展生成16個子密鑰；

根據所述子密鑰對64bits明文進行加密，得到64bits密文。

可選的，所述將原始數據安全散列成256bits的消息摘要,具體包括：

將原始數據劃分成多個數據塊，每個數據塊的大小均為512bits，原始數據Y用劃分后的數據塊表示為Y＝N₁//N₂//...N_t；

分別對32bits的寄存器H0、H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7進行初始化；

分別對初始化的32bits寄存器進行賦值，令A＝H0，B＝H1，C＝H2，D＝H3，E＝H4，F＝H5， G＝H6，H＝H7；

分別對32bits寄存器再次進行賦值，令H＝G，G＝F，F＝E，E＝D+T1，D＝C，C＝B，B＝A， A＝T1+T2；

分別對32bits寄存器再次進行賦值，令H0＝A+H0，H1＝B+H1，H2＝C+H2，H3＝D+H3， H4＝E+H4，H5＝F+H5，H6＝G+H6，H7＝H+H7；

最后輸出H0//H1//H2//H3//H4//H5//H6//H7,得到256bits的消息摘要。

可選的，所述將所述密鑰數據擴展生成16個子密鑰，具體包括：

將所述密鑰數據分成均等的A₀，B₀兩部分；

對A₀，B₀分別進行迭代循環移位，分別得到A_i，B_i，其中，1≤i≤16；

分別對A_i，B_i進行壓縮置換，得到48bits的子密鑰K_i，其中，1≤i≤16。

可選的，所述根據所述子密鑰對64bits明文進行加密，得到64bits密文，具體包括：

待加密的64bits數據經過64*64的數據塊按位重新組合，輸出重新組合后的64bits 數據，并將其均分為{L₀,R₀}兩部分；

采用子密鑰A_i，B_i分別對{L₀,R₀}進行加密，得到{L₁₆,R₁₆}；

對{L₁₆,R₁₆}進行初始置換的逆變換，得到64bits密文。