專利名稱：一種電力遠動終端的傳送方法
一種電力遠動終端的傳送方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力自動化系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電力遠動終端的傳送方法。
背景技術(shù)：
電力是國民經(jīng)濟所依賴的一種最重要的能源。供電系統(tǒng)由發(fā)電廠、輸出線路、配電系統(tǒng)及負荷等組成，并由調(diào)度中心對全系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。遠動終端(RTU)工作于發(fā)電廠或變電所，實時采集電網(wǎng)的運行信息，并通過各種通信方式把采集的信息送往調(diào)度中心。RTU 是電網(wǎng)自動化系統(tǒng)成功運行的基礎(chǔ)部件。
目前，RTU常采用的規(guī)約有我國電力部制定的循環(huán)式數(shù)據(jù)遠動規(guī)約(Cyclic Digital Transmit,簡稱CDT)、國際電工委員會制訂的遠動設(shè)備及系統(tǒng)規(guī)約IEC60870-5、 美國電力工程協(xié)會制訂的分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)約DNP3. O。這些規(guī)約存在的一個不足之處是沒有采用安全機制。以前的電網(wǎng)自動化系統(tǒng)規(guī)模比較小，并且使用專網(wǎng)通信，安全威脅不是很突出。隨著社會信息化的進展和管理要求的提高，自動化電網(wǎng)逐步實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，并可能與公網(wǎng)Internet連接,安全威脅會日益嚴重。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電力遠動終端的傳送方法，解決了現(xiàn)有電力遠動終端通信時的安全威脅問題，防止通信內(nèi)容被篡改或竊聽。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電力遠動終端的傳送方法，電力遠動終端傳送的數(shù)據(jù)被封裝成幀，一個幀包括10個字段；
第一字段和第四字段固定為十六進制數(shù)0x98，表示幀的開始；
幀長字段占一個字節(jié)，其值等于從控制域開始到校驗和之前所有字節(jié)的字節(jié)個數(shù)；
安全機制版本號字段占一個字節(jié)，表示目前通信采用安全機制的版本；
控制域字段占一個字節(jié)，規(guī)定通信的工作方式；
鏈路地址字段占二個字節(jié)，表示通信的目標地址；
鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段用來封裝應(yīng)用層數(shù)據(jù)；
摘要字段用來存儲完整性檢驗算法產(chǎn)生的消息摘要；
校驗和字段占一個字節(jié)，用于檢驗通信過程中幀的數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化；
第十字段固定為十六進制數(shù)0x16,表示巾貞的結(jié)束。
本發(fā)明的特征還在于，
電力遠動終端發(fā)送幀的過程如下
(I)遠動終端按照完整性檢驗機制計算消息摘要；
(2)遠動終端按照加密機制對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行加密處理；
(3)遠動終端幀的結(jié)構(gòu)構(gòu)造幀；
(4)遠動終端發(fā)送幀；
(5)遠動終端等待接收方的響應(yīng)；
(6)如果在規(guī)定是時間內(nèi)，收到接收方的確認，該幀發(fā)送完成；
(7)如果在規(guī)定是時間內(nèi)，沒有收到接收方的確認，或接收方給出“完整性檢驗錯” 信息，則重傳該中貞。
電力遠動終端接收幀的過程如下
( I)遠動終端等待接收數(shù)據(jù)；
(2)收到一個完整幀；
(3)遠動終端按照加密機制對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行解密處理；
(4)遠動終端按照完整性檢驗機制計算消息摘要。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明電力遠動終端通過將電力遠動終端傳送的數(shù)據(jù)封裝成幀，克服了電網(wǎng)自動化系統(tǒng)規(guī)模較大時，電力遠動終端通信時的安全威脅問題，防止了通信內(nèi)容被篡改或竊聽。


圖I是本發(fā)明中幀的結(jié)構(gòu)圖。
圖中，I.第一字段，2.幀長字段，3.安全機制版本號字段，4.第四字段，5.控制域字段，6.鏈路地址字段，7.鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段，8.摘要字段，9.校驗和字段，10.第十字段。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
一種電力遠動終端的傳送方法，電力遠動終端傳送的數(shù)據(jù)被封裝成幀，參見圖1， 一個幀包括10個字段；
第一字段I和第四字段4固定為十六進制數(shù)0x98，表示幀的開始；
幀長字段2占一個字節(jié)，其值等于從控制域開始到校驗和之前所有字節(jié)的字節(jié)個數(shù)；
安全機制版本號字段3占一個字節(jié)，表示目前通信采用安全機制的版本；
控制域字段5占一個字節(jié)，規(guī)定通信的工作方式；
鏈路地址字段6占二個字節(jié)，表示通信的目標地址；
鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段7用來封裝應(yīng)用層數(shù)據(jù)；
摘要字段8用來存儲完整性檢驗算法產(chǎn)生的消息摘要；
校驗和字段9占一個字節(jié)，用于檢驗通信過程中幀的數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化；
第十字段10固定為十六進制數(shù)0x16,表示巾貞的結(jié)束。
電力遠動終端發(fā)送幀的過程如下
(I)遠動終端按照完整性檢驗機制計算消息摘要，計算時，需要用戶提供一個密鑰，密鑰最大長度為64個字節(jié)；完整性檢驗計算范圍包括幀長字段2、安全機制版本號字段 3、鏈路地址字段6和鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段7，計算出的消息摘要長度為16個字節(jié)；
(2)遠動終端按照加密機制對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行加密處理，由于采用 PKCS7填充方式，所以加密后數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)表示了填充長度；
(3)遠動終端按照圖I的格式構(gòu)造幀；
(4)遠動終端發(fā)送幀；
(5)遠動終端等待接收方的響應(yīng)；
(6)如果在規(guī)定是時間內(nèi)，收到接收方的確認，該幀發(fā)送完成；
(7)如果在規(guī)定是時間內(nèi)，沒有收到接收方的確認，或接收方給出“完整性檢驗錯” 信息，則重傳該中貞。
電力遠動終端接收幀的過程如下
( I)遠動終端等待接收數(shù)據(jù)；
(2)收到一個完整幀；
(3)遠動終端按照加密機制對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行解密處理，由于解密后數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)表示了填充長度(設(shè)為k)，因此取除解密后數(shù)據(jù)尾部的k個字節(jié)，得到鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元原始數(shù)據(jù)；
(4)遠動終端按照完整性檢驗機制計算消息摘要，如果計算出消息摘要與接收到幀的摘要字段8的值相等，說明接收到的幀完整、可以接收，該幀接收完成并返回確認信息；如果計算出消息摘要與接收到幀的摘要字段8的值不相等，說明接收到的幀已被篡改， 丟棄該幀，并向發(fā)送方回傳“完整性檢驗錯”信息。
本發(fā)明的加密機制采用美國國家標準局制訂的數(shù)據(jù)加密標準DES、電子源碼書 (Electronic Code Book)處理模式和PKCS7填充方式,加密針對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行。
本發(fā)明的完整性檢驗機制采用基于密鑰的哈希運算消息認證碼(keyed-Hash Message Authentication Code,簡稱HMAC), HMAC以一個密鑰和一個消息為輸入，利用哈希算法，生成一個消息摘要作為輸出；本發(fā)明采用MD5哈希算法，產(chǎn)生的消息摘要長度為128 位。完整性檢驗計算范圍包括幀長字段、安全機制版本號字段、鏈路地址字段和鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段；完整性檢驗是針對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)的原文進行計算，而不是密文。
權(quán)利要求
1.一種電力遠動終端的傳送方法,其特征在于電力遠動終端傳送的數(shù)據(jù)被封裝成幀，一個幀包括10個字段； 第一字段(I)和第四字段(4)固定為十六進制數(shù)0x98，表示幀的開始； 幀長字段(2)占一個字節(jié)，其值等于從控制域開始到校驗和之前所有字節(jié)的字節(jié)個數(shù)； 安全機制版本號字段(3)占一個字節(jié)，表示目前通信采用安全機制的版本； 控制域字段(5)占一個字節(jié)，規(guī)定通信的工作方式； 鏈路地址字段(6)占二個字節(jié)，表示通信的目標地址； 鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段(7)用來封裝應(yīng)用層數(shù)據(jù)； 摘要字段(8)用來存儲完整性檢驗算法產(chǎn)生的消息摘要； 校驗和字段(9)占一個字節(jié)，用于檢驗通信過程中幀的數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化； 第十字段(10)固定為十六進制數(shù)0x16,表示巾貞的結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力遠動終端的傳送方法，其特征在于所述電力遠動終端發(fā)送幀的過程如下 (1)遠動終端按照完整性檢驗機制計算消息摘要； (2)遠動終端按照加密機制對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行加密處理； (3)遠動終端幀的結(jié)構(gòu)構(gòu)造幀； (4)遠動終端發(fā)送幀； (5)遠動終端等待接收方的響應(yīng)； (6)如果在規(guī)定是時間內(nèi)，收到接收方的確認，該幀發(fā)送完成； (7)如果在規(guī)定是時間內(nèi)，沒有收到接收方的確認，或接收方給出“完整性檢驗錯”信息，則重傳該中貞。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電力遠動終端的傳送方法，其特征在于所述電力遠動終端接收幀的過程如下 (1)遠動終端等待接收數(shù)據(jù)； (2)收到一個完整幀； (3)遠動終端按照加密機制對鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)進行解密處理； (4)遠動終端按照完整性檢驗機制計算消息摘要。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力遠動終端的傳送方法，遠動終端傳送的數(shù)據(jù)被封裝成幀，一個幀包括10個字段第一字段和第四字段固定為十六進制數(shù)0x98，表示幀的開始；幀長字段的值等于從控制域開始到校驗和之前所有字節(jié)的字節(jié)個數(shù)；安全機制版本號字段表示通信采用安全機制的版本；控制域字段規(guī)定通信的工作方式；鏈路地址字段表示通信的目標地址；鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元字段用來封裝應(yīng)用層數(shù)據(jù)；摘要字段用來存儲完整性檢驗算法產(chǎn)生的消息摘要；校驗和字段用于檢驗通信過程中幀的數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化；第十字段固定為十六進制數(shù)0x16，表示幀的結(jié)束。本發(fā)明克服了電網(wǎng)自動化系統(tǒng)規(guī)模較大時電力遠動終端通信時的安全威脅問題，防止通信內(nèi)容被篡改或竊聽。
文檔編號H04L29/08GK102984221SQ20121045528
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者王會燃, 黃國兵, 馬瑞芳, 加云崗, 薛紀文, 卓愛霞 申請人:西安工程大學