智能电网用户侧信息安全问题研究

发布时间：2017-08-21 15:00

  本文关键词：智能电网用户侧信息安全问题研究

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【摘要】：传统上,电力信息安全风险停留在系统内部,但随着智能电网的发展,其安全边界逐渐向用户侧延伸。由于用户侧的设备类型众多、通信方式多样,智能电网原有的网络专用、安全隔离等手段难以在用户侧得到有效实施,用户侧将成为智能电网信息安全的薄弱环节,保证智能电网用户侧的信息安全显得尤为重要。有鉴于此,本文系统地研究了智能电网用户侧的信息安全问题,分析了用户侧的安全需求,并提出了相应的解决方案。由于智能电网的用户类型不一,其模式、结构存在多样性,在这种背景下研究用户侧的信息安全问题存在较大的困难。为此,本文首先探讨了智能电网用户侧的整体架构,参考了国际上的相关标准,分析了用户侧的关键设施及相关的用户侧系统,建立了智能电网用户侧模型,进一步明确了本文的研究对象。之后,本文分析了智能电网用户侧的安全风险和安全需求,并简要介绍了其中涉及到的信息安全技术。为了保证能源管理系统的信息安全,本文根据能源管理系统的特点,提出了基于IBC的能源管理系统信息安全解决方案,方案分为两个部分,一部分为基于IBC的整体安全架构设计,本文详细论述了安全架构中各模块的功能；另一部分为身份认证,本文设计了一个基于IBC的身份认证协议,并对协议进行了形式化分析和非形式化分析,分析结果证明了所设计协议的安全性。最后,本文探讨了用户侧子系统的信息安全问题。从保证信息安全的角度对子系统做了整体规划,针对居民用户提出了基于多回路电表和红外网关的方案,针对其他类型的用户提出了智能配电箱的设想,设计了相应的方案。之后本文重点探讨了目前主流的WiFi和ZigBee应用在用户侧子系统中的信息安全问题,针对WiFi提出了在用户侧子系统背景下的安全策略,并提出了一个在WPA2-PSK安全机制基础上的设备认证方案,可防止网络内部攻击。针对ZigBee,本文对其安全模式做了分析,根据子系统设备的特点对设备进行了分类,并为不同类型的设备设定了不同的安全模式。
【关键词】：智能电网 用户侧 信息安全 IBC WiFi ZigBee
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73;TP309
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 智能电网信息安全问题国内外研究现状10-15
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13-15
• 1.3 本文研究内容及组织结构15-17
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 组织结构15-17
• 第二章 智能电网用户侧概述17-33
• 2.1 智能电网用户侧相关标准和组织17-21
• 2.1.1 开放式自动需求响应标准17-18
• 2.1.2 SEP 2.018-20
• 2.1.3 IEC PC118智能电网用户接口项目委员会20-21
• 2.2 智能电网用户侧关键设施21-24
• 2.2.1 智能电表21
• 2.2.2 智能用电网关21-22
• 2.2.3 可控负荷22-24
• 2.2.4 分布式电源24
• 2.3 智能电网用户侧能源管理系统24-28
• 2.3.1 家庭能源管理系统25
• 2.3.2 建筑能源管理系统25-26
• 2.3.3 企业能源管理系统26-27
• 2.3.4 含能源管理系统的用户侧通用架构27-28
• 2.4 智能电网用户侧子系统28-29
• 2.5 智能电网用户侧整体模型29-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 智能电网用户侧安全需求分析及相关安全技术33-41
• 3.1 智能电网用户侧信息安全风险33
• 3.2 智能电网用户侧信息安全需求33-36
• 3.2.1 能源管理系统安全需求33-35
• 3.2.2 用户侧子系统安全需求35
• 3.2.3 用户侧整体安全框架35-36
• 3.3 相关安全技术36-39
• 3.3.1 对称加密技术36-37
• 3.3.2 非对称加密技术37
• 3.3.3 摘要算法37-38
• 3.3.4 数字签名38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 基于IBC的用户侧能源管理系统信息安全解决方案41-57
• 4.1 IBC概述41-42
• 4.1.1 IBC简介41
• 4.1.2 IBC和PKI对比41-42
• 4.2 基于IBC的用户侧能源管理系统架构与功能分析42-50
• 4.2.1 系统整体架构42-43
• 4.2.2 安全服务模块功能分析与设计43-50
• 4.3 基于IBC的身份认证协议设计及安全性分析50-56
• 4.3.1 协议表述50-52
• 4.3.2 协议形式化分析52-54
• 4.3.3 协议非形式化分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 智能电网用户侧子系统信息安全问题研究57-69
• 5.1 面向安全性的用户侧子系统整体架构57-60
• 5.1.1 子系统架构设计原则57
• 5.1.2 面向居民用户的方案设计57-59
• 5.1.3 基于智能配电箱的方案设计59-60
• 5.2 基于WiFi的用户侧子系统信息安全策略及改进措施60-65
• 5.2.1 基于WiFi的子系统安全策略61-62
• 5.2.2 基于WiFi的子系统设备认证方案62-65
• 5.3 基于ZigBee的用户侧子系统安全模式分析65-67
• 5.3.1 ZigBee安全模式65-66
• 5.3.2 用户侧子系统设备分类与安全模式选择66-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 工作总结69
• 6.2 未来展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间的研究成果77

【参考文献】

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本文编号：713516