本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)方案，尤其涉及一種移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下全集成工業(yè)控制系統(tǒng)方案。

背景技術(shù)：

在全集成系統(tǒng)中，ERP、MES等系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)集成，會(huì)為用戶提供諸多的應(yīng)用。如果針對(duì)不同的應(yīng)用，用戶采用不同的登錄名和密碼，那么這種認(rèn)證方式會(huì)帶來(lái)諸多的安全管理問(wèn)題，特別是在移動(dòng)互連環(huán)境下，用戶借助移動(dòng)終端對(duì)應(yīng)用進(jìn)行訪問(wèn)，在移動(dòng)終端上多次輸入用戶名密碼會(huì)造成使用的不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種基于單點(diǎn)登錄系統(tǒng)SSO的認(rèn)證方式，用于移動(dòng)用戶與全集成SCADA系統(tǒng)的各個(gè)應(yīng)用之間的認(rèn)證和訪問(wèn)控制。針對(duì)全集成系統(tǒng)基于ID的密鑰管理方案的基礎(chǔ)上，提出了單點(diǎn)登錄安全擴(kuò)展認(rèn)證方案，用于移動(dòng)用戶與工業(yè)應(yīng)用之間的認(rèn)證；在移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下全集成SCADA系統(tǒng)中，用戶、AC、和系統(tǒng)中的應(yīng)用之間存在兩種信任關(guān)系。

·一種是用戶和AC之間信任的關(guān)系。AC對(duì)其認(rèn)證的用戶進(jìn)行身份信息的管理；同時(shí)，用戶信任由AC所認(rèn)證的全集成SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用。

·另一種是AC與全集成SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用之間的信任關(guān)系。AC可以對(duì)訪問(wèn)全集成系統(tǒng)的應(yīng)用的用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證，用以確認(rèn)這個(gè)用戶是否有權(quán)限對(duì)這個(gè)應(yīng)用進(jìn)行訪問(wèn)；系統(tǒng)的應(yīng)用相信并接受由AC所認(rèn)證的用戶對(duì)其的訪問(wèn)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下全集成工控制系統(tǒng)SSO方案是針對(duì)全集成系統(tǒng)基于ID的密鑰管理方案的基礎(chǔ)上提出了單點(diǎn)登錄安全擴(kuò)展認(rèn)證方案，首先用戶票據(jù)頒發(fā)，用戶登錄全集成SCADA系統(tǒng)，與AC進(jìn)行認(rèn)證，在認(rèn)證完成之后，AC對(duì)這個(gè)用戶進(jìn)行票據(jù)頒發(fā)。步驟如下：1、用戶向AC申請(qǐng)認(rèn)證票據(jù)；2、AC確認(rèn)用戶的身份；3、AC生成用戶認(rèn)證票據(jù)；4、AC將票據(jù)傳送給用戶；5、用戶確認(rèn)AC身份。

然后是用戶與全集成系統(tǒng)應(yīng)用的相互認(rèn)證，用戶在和AC認(rèn)證之后，獲得AC頒發(fā)的票據(jù)TK_U，就可以利用這個(gè)票據(jù)訪問(wèn)全集成SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用；用戶對(duì)移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下的全集成SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用的訪問(wèn)流程如下：1、用戶將票據(jù)發(fā)送給要訪問(wèn)的應(yīng)用；2、應(yīng)用確認(rèn)用戶身份；3、應(yīng)用將票據(jù)發(fā)送給AC；4、AC確認(rèn)票據(jù)；5、應(yīng)用響應(yīng)用戶；6、用戶建立會(huì)話密鑰。

本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)具有的積極效果在于：由于AC與系統(tǒng)的應(yīng)用有相互信任的關(guān)系，那么被AC所認(rèn)證授權(quán)的用戶，也會(huì)被系統(tǒng)的應(yīng)用所信任；同樣，用戶在完成與AC之間的認(rèn)證之后，也會(huì)信任AC所認(rèn)證過(guò)的應(yīng)用。在用戶通過(guò)移動(dòng)終端登錄系統(tǒng)時(shí)，這種信任關(guān)系的建立能夠?qū)崿F(xiàn)“一處登錄，多處訪問(wèn)”的移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下全集成SCADA系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄SSO。其中“一處登錄”，是指登錄AC；“多處訪問(wèn)”，是指訪問(wèn)全集成SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用。針對(duì)移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下全集成SCADA系統(tǒng)的日益增多的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明：

附圖是本發(fā)明SCADA系統(tǒng)中用戶可以直接訪問(wèn)應(yīng)用的SS0流程示意圖。

具體實(shí)施方式：

票據(jù)的頒發(fā)

用戶登錄全集成SCADA系統(tǒng)，首先會(huì)與AC進(jìn)行認(rèn)證，這是單點(diǎn)登錄過(guò)程的開(kāi)始。用戶和AC之間相互認(rèn)證的過(guò)程可以采用生成共享密鑰的方式進(jìn)行。在認(rèn)證完成之后，AC會(huì)對(duì)這個(gè)用戶進(jìn)行票據(jù)頒發(fā)。

1.用戶向AC申請(qǐng)認(rèn)證票據(jù)。

·用戶利用自身的身份ID，ID_U，和AC的身份ID，ID_AC，生成共享密鑰K_AU＝F(ID_AC，ID_U)。

·RequestTK是用戶的票據(jù)請(qǐng)求，隨機(jī)序列號(hào)nonce用于表示消息的新鮮性，用戶將消息發(fā)送給AC。

2.AC確認(rèn)用戶的身份。

·AC收到消息后，按照用戶的身份ID和自身的ID，計(jì)算出共享密鑰K_AU＝F(ID_AC，ID_U)，將加密信息進(jìn)行解密。

·如果RequestTK被正確解密，并且nonce在之前的通信中沒(méi)有被使用過(guò)，那么就可以確認(rèn)該用戶的身份。

3.AC生成用戶認(rèn)證票據(jù)。

·AC根據(jù)用戶身份查詢用戶權(quán)限表，根據(jù)用戶權(quán)限會(huì)對(duì)用戶發(fā)布一個(gè)票據(jù)，Ticket(TK_U)。

·這個(gè)票據(jù)上記錄包括：用戶的基本信息、用戶的訪問(wèn)權(quán)限、權(quán)限的有效時(shí)間、票據(jù)的創(chuàng)建時(shí)間和到期時(shí)間。

4.AC將票據(jù)傳送給用戶。

·AC將票據(jù)用用戶和AC之間的共享密鑰K_AU加密后傳送給用戶。

·ResponseTK是票據(jù)請(qǐng)求的響應(yīng)。AC將消息發(fā)送給用戶。

5.用戶確認(rèn)AC身份。

·用戶利用共享密鑰K_AU＝F(ID_AC，ID_U)將加密信息解密。

·如果ResponseTK被正確解密，并且nonce是之前用戶發(fā)送請(qǐng)求信息中的隨機(jī)序號(hào)，那么就可以確認(rèn)這個(gè)票據(jù)TK_U是由AC所頒發(fā)的。

·用戶將這個(gè)票據(jù)保存在移動(dòng)終端。

TK_U＝ID_U||P_U||TI_U||TE_U||CT_U||ET_U||S_U

表1-1是用戶訪問(wèn)權(quán)限票據(jù)，它的具體內(nèi)容如下：

·用戶的基本信息包括：用戶ID(ID_U)。

·用戶的訪問(wèn)權(quán)限(P_U＝[p1，p2，...pm])是指：用戶可以訪問(wèn)的SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用，可以包括MTU、SCADA系統(tǒng)的其他應(yīng)用等。這里m是指SCADA系統(tǒng)中所有應(yīng)用的個(gè)數(shù)，這里可以用1和0分別表示用戶是否有權(quán)限訪問(wèn)這個(gè)應(yīng)用。

·訪問(wèn)權(quán)限的開(kāi)始時(shí)間(TI_U＝[ti1，ti2，...，tim])和結(jié)束時(shí)間(TE_U＝[te1，te2，...，tem])是用來(lái)記錄這個(gè)用戶對(duì)SCADA系統(tǒng)中有訪問(wèn)權(quán)限的應(yīng)用的訪問(wèn)時(shí)限，也就是對(duì)這個(gè)應(yīng)用訪問(wèn)的的有效時(shí)限。當(dāng)超過(guò)這個(gè)時(shí)限時(shí)，對(duì)這個(gè)應(yīng)用的訪問(wèn)就會(huì)被拒絕。

·票據(jù)創(chuàng)建時(shí)限(CT_U)和到期時(shí)限(ET_U)：當(dāng)票據(jù)在有效時(shí)限內(nèi)，這個(gè)票據(jù)就有效，否則，票據(jù)就已過(guò)期，需要用戶與AC重新進(jìn)行認(rèn)證，并由AC重新向用戶頒發(fā)票據(jù)。

·AC的簽名信息(S_U)：這用以保證票據(jù)的可靠性，也就是說(shuō)證明這個(gè)票據(jù)是由AC發(fā)布的。AC將票據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行哈希處理之后，對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行加密，以防止票據(jù)的內(nèi)容被篡改。加密的密鑰為AC特有的，可以是KMC為AC選取的專門用于票據(jù)簽名

S_U＝E[H(ID_U||P_U||TI_U||TE_U||CT_U||ET_U)]。

表1-1票據(jù)內(nèi)容

用戶與全集成系統(tǒng)應(yīng)用的相互認(rèn)證

用戶在和AC認(rèn)證之后，獲得AC頒發(fā)的票據(jù)TK_U，就可以利用這個(gè)票據(jù)訪問(wèn)全集成SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用。附圖描述了用戶對(duì)移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下的全集成SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用的訪問(wèn)流程。

1.用戶將票據(jù)發(fā)送給要訪問(wèn)的應(yīng)用。

·用戶利用自身的身份ID，ID_U，和應(yīng)用的身份ID，ID_APP，計(jì)算出共享密鑰K_AppU＝F(ID_APP，ID_U)。

·用戶選擇隨機(jī)序列號(hào)nonce，用以保證消息的新鮮性；sn5為用戶提供的用以生成用戶和應(yīng)用之間會(huì)話密鑰的密鑰因子。用戶將消息發(fā)送給應(yīng)用。

2.應(yīng)用確認(rèn)用戶身份。

·應(yīng)用收到這個(gè)票據(jù)，利用自身的身份ID和用戶的身份ID計(jì)算出共享密鑰鑰K_AppU＝F(ID_APP，ID_U)。

·應(yīng)用將消息解密，利用票據(jù)TK_U中的用戶ID和消息中的用戶ID進(jìn)行對(duì)比，如果兩者一致，則應(yīng)用確認(rèn)消息是用戶發(fā)出。Nonce用以確認(rèn)這個(gè)消息是否是新鮮的。

·如果票據(jù)TK_U記錄表明用戶有權(quán)限訪問(wèn)這個(gè)應(yīng)用，并且訪問(wèn)時(shí)間是合法的，則應(yīng)用就會(huì)將票據(jù)發(fā)送給AC用以判斷票據(jù)的真?zhèn)巍?/p>

3.應(yīng)用將票據(jù)發(fā)送給AC。

·應(yīng)用利用自身ID，ID_APP，和AC的ID，ID_AC，計(jì)算與AC之間的共享密鑰K_ACApp＝F(ID_AC，ID_APP)。

·應(yīng)用將用戶的票據(jù)TK_U、隨機(jī)序號(hào)nonce和票據(jù)驗(yàn)證請(qǐng)求RequestVer一并用共享密鑰加密后，將消息發(fā)送給AC。

4.AC確認(rèn)票據(jù)。

·AC利用自身ID和應(yīng)用的ID計(jì)算出共享密鑰K_ACApp＝F(ID_AC，ID_APP)，將加密信息解密。

·如果票據(jù)驗(yàn)證請(qǐng)求RequestVer被正確解密，并且nonce對(duì)應(yīng)用戶ID是之前沒(méi)有被使用過(guò)，則AC開(kāi)始驗(yàn)證票據(jù)的真?zhèn)巍?/p>

·AC利用票據(jù)的簽名鑰匙對(duì)票據(jù)中的簽名進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證通過(guò)，則這個(gè)票據(jù)是合法的票據(jù)。

·AC發(fā)送消息給應(yīng)用，用以表明票據(jù)是真的；否則就發(fā)送消息用以表明票據(jù)是偽造的。

5.應(yīng)用響應(yīng)用戶。

·應(yīng)用如果確認(rèn)這個(gè)用戶的票據(jù)是真的，就會(huì)用共享密鑰K_AppU將nonce和sn6加密回傳給用戶其中sn6是應(yīng)用提供的生成應(yīng)用和用戶之間會(huì)話密鑰的密鑰因子。

·應(yīng)用計(jì)算G(sn5，sn6)得到應(yīng)用和用戶隨后通信中用到的會(huì)話密鑰。

6.用戶建立會(huì)話密鑰。

·用戶將應(yīng)用響應(yīng)的消息用共享密鑰K_AppU解密，nonce用以表明消息的新鮮性。

用戶計(jì)算得到應(yīng)用和用戶隨后通信中用到的會(huì)話密鑰；并開(kāi)始對(duì)應(yīng)用的訪問(wèn)。