[發明專利]基于安全套接層的輕量級變電站安全通信方法及系統

在審

• 申請號: 202011290858.8
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112422560A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 徐歆;姚志強;任輝;任浩;竇仁暉;吳艷平;倪益民;樊陳;楊彬
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04L9/32;H04L9/06
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 齊書田

本發明公開一種基于安全套接層的輕量級變電站安全通信方法及系統，所述方法包括：S1、第一階段：客戶端發起消息，服務端應答，雙方交換信息完成握手一階段加密準備；S2、第二階段：服務端發送服務端證書給客戶端；服務端向客戶端請求客戶端證書；客戶端向服務端發送客戶端證書；服務端通知客戶端初始協商結束；S3、第三階段：客戶端收到服務端發送的消息并解析后，將客戶端響應的消息發送給服務端；S4、第四階段：客戶端和服務端建立起安全的數據傳輸連接；S5、第五階段：客戶端和服務端通過建立的安全數據傳輸連接進行數據傳輸。本發明有效提升電力系統智能變電站內數據交互的安全性。

技術領域

本發明屬于計算機領域，特別涉及一種基于安全套接層的輕量級變電站安全通信方法及系統。

背景技術

在國產化工作推進下，國產協議將替代傳統智能變電站61850-MMS的映射模式，因MMS中對于相關映射未約束相關安全加固策略，傳統智能變電站網絡安全策略采用在無特定意義的字節進行替代擴展，不改變其消息體的映射結構。

采用國產化協議映射后，各集成商為實現61850直接映射在TCP/IP的通信安全而必然實施數據加固安全策略。常規加固策略既需要在網絡傳輸層進行加密認證，又需要在通訊的應用層采用數字簽名，常用的加密算法為多采用非對稱加密。非對稱加密算法，具有保密性高的特點，但是其算法的計算強度也相應較高；常規算法的計算強度與密鑰的位數密切相關，密鑰位數越長，其安全性相對越高，但計算強度和對應資源損耗也成倍增加；同時，對通信報文的加密，也帶來了通信調試及報文分析和設備資源占用的問題。如何解決變電站自動化系統的安全性能與易用性、可維護性之間的沖突是本領域有待解決的重點問題。

采用混合加密(非對稱加密握手，對稱加密傳輸)的方式，既解決了對稱加密的不安全性，也摒除了常規數據傳輸中非對稱加密判斷對系統帶來的負荷；但是混合加密無法直接應用于智能變電站網絡安全。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于安全套接層的輕量級變電站安全通信方法及系統，以提升電力系統智能變電站內數據交互的安全性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于安全套接層的輕量級變電站安全通信方法，包括以下步驟：

S1、客戶端向服務端發送消息，客戶端接收服務端的應答，完成握手一階段加密；

S2、在完成握手一階段加密后，客戶端接收服務端發送的服務端證書以及客戶端證書請求；客戶端根據服務端證書和客戶端證書請求，向服務端發送客戶端證書；客戶端接收服務端的反饋通知，完成初始協商；

S3、初始協商結束時，客戶端接收服務端發送的消息，解析并將響應消息發送給服務端；

S4、客戶端和服務端建立安全數據傳輸連接；

S5、客戶端通過建立的安全數據傳輸連接和服務端進行數據傳輸。

本發明進一步的改進在于：客戶端與服務端通過GSPs記錄協議進行通訊；

步驟S1具體包括：

S11、客戶端發送所支持的GSPs最高協議版本號、所支持的加密算法集合及壓縮方法集合的握手報文給服務端；

S12、客戶端接收服務端的應答，完成握手一階段加密準備；所述應答包括：客戶端和服務端都能夠支持的SSL/TLS協議版本、加密方法及壓縮方法。

本發明進一步的改進在于：步驟S2中，客戶端通過服務端證書獲得非對稱加密算法的密鑰和隨機數。

本發明進一步的改進在于：步驟S3具體包括：

S31、客戶端使用服務端證書中公鑰，對客戶端公鑰和密鑰種子進行加密，再發送給服務端；