AMI数据转发及安全机制研究

发布时间：2018-01-08 12:02

  本文关键词：AMI数据转发及安全机制研究　出处：《国防科学技术大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：高级量测体系(AMI)是智能电网的一个重要组成部分,近年来得到了越来越多的研究和应用,是当前的一个研究热点。通过AMI,电力公司不仅可以收集、存储、分析和提供来自智能电表等设备的相关数据,而且可以向智能电表等设备发送控制信息,提供远端设备的固件升级服务,实现了电力公司和用户之间的双向通信和互动。本文重点研究了AMI数据转发机制和应用层安全机制。在数据转发机制方面,提出了一种以IPv6的引入与增强型协调器的设计及使用为核心的数据转发机制,并基于节能的考虑在AODV路由算法的基础上提出了一种改进的路由算法iAODV。对于改进的路由算法,提出了一种基于角色的差异化HELLO消息时间间隔设定思想和一种基于路由表项统计的差异化HELLO消息时间间隔设定算法。使用OPNET仿真工具对iAODV进行了性能测试,并同时对基于网状和树状的两种网络拓扑进行了性能测试。仿真结果表明,改进的路由算法在节能的同时还降低了网络延时,而网状拓扑相比于树状拓扑有更好的网络性能。在应用层安全机制方面,设计了身份认证、安全传输和密钥管理三种安全机制。在身份认证机制方面,提出了一种基于双密钥哈希链的双因子身份认证方法,安全分析表明,该方法有很高的安全性;在安全传输机制方面,综合使用对称密码算法、散列函数和无损的数据压缩算法,提供了数据机密性、数据完整性验证和数据压缩三种服务,使用了一种轻量级的对称密码算法,重新定义了应用协议数据单元格式;在密钥管理机制方面,提出了一种基于椭圆曲线密码技术的轻量级密钥管理方案,分别提供了在单播、组播和广播模式下点对点共享密钥、组共享密钥和全局共享密钥的生成方法,理论分析表明,该方案具有很高的安全性、可靠性和灵活性。基于OpenSSL开源密码算法库对设计的安全机制进行了实现,对多项性能进行了测试,包括连通性、对称加密速度、密钥交换速度、数字签名速度和哈希链速度五项测试。实验结果表明,设计的安全机制有很高的效率,能很好地满足AMI实时性高的需求。
[Abstract]:Advanced measurement system (AMI) is an important part of the smart grid in recent years has been more and more research and application, it is a research hotspot. Through AMI, power companies can not only collect, store, analyze and provide relevant data from smart meters and other equipment, and can control the information to send smart meters and other equipment, providing remote device firmware upgrade services, to achieve a two-way communication and interaction between power companies and users. This paper focuses on the mechanism and application layer security mechanism of AMI data forwarding mechanism. In terms of data, presents an introduction to IPv6 and enhance the design coordinator and use as the core of the data forwarding mechanism, and based on the consideration of energy efficiency based on the AODV routing algorithm, this paper proposed an improved routing algorithm for iAODV. routing algorithm, proposed a radical The differences in the characters of the HELLO message time interval setting method and a different routing table based on the statistics of HELLO message time interval set algorithm. Using OPNET simulation tools to test the performance of iAODV, and the two kinds of network topology and network based on the tree were tested. The simulation results show that the improved routing algorithm in the energy saving but also reduces network delay and network topology compared to the tree topology has better network performance. In the aspect of the application layer security mechanism design, identity authentication, key management and secure transmission of three kinds of security mechanism. In the aspect of identity authentication mechanism, this paper proposes a two factor authentication method of double key based on the hash chain, the security analysis shows that this method has very high security; in the safe transmission mechanism, the integrated use of symmetric ciphers, hash function and lossless data compression Shrink algorithm, provides data confidentiality, data integrity verification and data compression of three kinds of services, using symmetric encryption algorithms a lightweight, redefined application protocol data unit format; in the aspect of key management mechanism, proposes a lightweight key management scheme based on elliptic curve cryptography, are provided in the unicast, multicast and broadcast mode of the shared secret key sharing group and the global method to generate shared keys, theoretical analysis shows that this scheme has high security, reliability and flexibility. The security mechanism of OpenSSL open source cryptographic algorithm library based on design were implemented on a number of performance tests were carried out, including connectivity, symmetric encryption key exchange speed, speed, speed of digital signature and hash chain speed five tests. The experimental results show that the design of security mechanism has high efficiency, can Well, it meets the needs of high real time AMI.

【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.08;TM73;TM76

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本文编号：1397009