基于区块链的用电网安全防护技术的研究与实现
发布时间：2021-09-24 20:50
智能电网已是未来电力行业的发展趋势,其用电通信网拥有多种通信方式,以无限mesh方式进行分布式组网的用电通信网面临着很多的安全问题。目前保障用电通信网安全的方法主要还是传统的加解密、入侵检测等方法,但是这些方法很难满足智能电网庞大的数据处理和日益扩张的需求。区块链技术在保障分布式网络安全方面有着巨大的优势。但是,当前的区块链技术在生产和存储区块时需要消耗较多的资源,因而不能直接应用到拥有大量资源受限节点的用电通信网中。本文首先对基于ad-hoc组网的用电通信网进行了调研,分析了网络的特性和局限。接着对区块链技术进行了研究,发现其在保障分布式网络通信安全方面拥有极大的优势,但是要将区块链技术应用到节点资源受限的用电通信网中还需克服生产、校验和存储区块消耗极大算力和存储等资源的问题。基于以上问题,本文所做出的主要工作如下:（1）针对当前区块链技术生产校验区块需要消耗较多资源的问题,本文提出了基于网络消息堆积的DPOS算法,该算法通过选举、“洗牌”等方式来生产区块,并且辅以网络消息堆积量为参数来观察网络状况,使得资源受限节点也能高效的生产区块,并能较好的实现网络负载均衡。（2）针对当前存储区...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１用电通信网网络拓扑??用电通信网中主要的电力设备是智能电表、数据采集器和起到仪表数据管理??５??
采集其所在区域的数据采集器中，数据采集器可能直接也可能经过多跳后将数据??再上传至仪表数据管理节点。在数据交换的过程中，数据采集器起到了路由转播??的作用。由此可知，用电通信网的逻辑拓扑结构大致可以分为三层，如图２－２所??ＴＪｎ?０??数据控钊中心（网关）??／?／??／?Ｘ?致据￥器数＊＾采集器Ｂ?／??／?上层网络?＼＼??Ｚ，．．?／??／?、？？、???乂人．．、???ｙ、？、?轉器电多．?／??／?Ｔｇ?離?／??图２－２用电通信网通信网络结构??２．１．２用电通信网的网络通信方式??高效可行的通信拓扑是保障智能电网通信安全的的关键，可供用电通信网选??择的有光纤电缆通信、电力线通信以及无线通信三种数据传输方式。这三种技??术在用电通信网中存在各自优势和不足，具体情况如表２－１所示。??表２－１数据传输方式对比??传输方式?优点?缺点???＾导纤维?距离远、容量大、抗干扰线路脆弱、安装不便、难扩展??＾力线通信投资小、距离远?信号差、不稳定、带宽窄??无线通信?＾低、易扩展、灵活、信号親、抗干扰差???｜可罪????电力线通信技术不会对通信网络产生依赖，其通信数据直接通过输电线即可??完成传输。但是
本节点连接过的或者是连接一直没有中断的节点。也就是说，与一个节点的连接??保持越久，那么Ｋ桶中保存有该节点的概率就越高，节点在Ｋ桶中保存的概率??和节点在线时间关系如图２－４所示。??１「＾■??０．８?－?／?－??Ｉ??０．６?ｆ?￣??０．４?－??０．２?－?－??Ｑ?Ｉ?｜?｜?｜?｜?｜???０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??图２－４?Ｋａｄｅｍｌｉａ网络节点在线时长和继续在线的概率??由于节点在线时长越长，节点在Ｋ桶中的几率越高。所以，Ｋａｄ网络倾向于??把在线时间长的节点留在Ｋ桶里，这明显增加了?Ｋ桶中的节点在下一时间段仍??然在线的概率，这一策略对增强Ｋａｄ网络的稳定性和减少网络维护成本带来极??大好处，在这种机制下，Ｋａｄ网络不需要频繁构建节点的路由表。此外，ＤｏＳ攻??击在这种机制下也不容易发动，因为Ｋａｄ网络更新Ｋ桶中的数据项频率不会很??高，只有老节点失效后才会更新Ｋ桶的数据项，这样即使攻击者通过散播新节??点加入的信息试图造成网络泛洪，也不会占用过多网络资源，很难导致网络崩溃??｜２９】。但是ｋ桶的这种属性正好可以被ｅｃｌｉｐｓｅ攻击利用
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑顾客满意度的电动汽车充电桩规划策略[J]. 周雪会,王希平. 可再生能源. 2017(06)
[2]高速公路电动汽车充电桩现场检测方法[J]. 周志坚,赵阳,马浩,单率,车长明. 智能电网. 2016(04)
[3]智能电表数据分析方法及应用[J]. 徐大青,栾文鹏,王鹏,张展国. 供用电. 2015(08)
[4]中外智能电网发展战略[J]. 张东霞,姚良忠,马文媛. 中国电机工程学报. 2013(31)
[5]第四十讲 智能电网中无线传感器网络信息安全研究[J]. 张盛山,尚文利,万明,曾鹏. 仪器仪表标准化与计量. 2013(04)
硕士论文
[1]智能电网邻域网入侵检测技术研究与实现[D]. 李雅洁.北京邮电大学 2018
[2]智能电网邻域网混合路由算法研究[D]. 宗宇.安徽理工大学 2017
本文编号：3408431
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１用电通信网网络拓扑??用电通信网中主要的电力设备是智能电表、数据采集器和起到仪表数据管理??５??
采集其所在区域的数据采集器中，数据采集器可能直接也可能经过多跳后将数据??再上传至仪表数据管理节点。在数据交换的过程中，数据采集器起到了路由转播??的作用。由此可知，用电通信网的逻辑拓扑结构大致可以分为三层，如图２－２所??ＴＪｎ?０??数据控钊中心（网关）??／?／??／?Ｘ?致据￥器数＊＾采集器Ｂ?／??／?上层网络?＼＼??Ｚ，．．?／??／?、？？、???乂人．．、???ｙ、？、?轉器电多．?／??／?Ｔｇ?離?／??图２－２用电通信网通信网络结构??２．１．２用电通信网的网络通信方式??高效可行的通信拓扑是保障智能电网通信安全的的关键，可供用电通信网选??择的有光纤电缆通信、电力线通信以及无线通信三种数据传输方式。这三种技??术在用电通信网中存在各自优势和不足，具体情况如表２－１所示。??表２－１数据传输方式对比??传输方式?优点?缺点???＾导纤维?距离远、容量大、抗干扰线路脆弱、安装不便、难扩展??＾力线通信投资小、距离远?信号差、不稳定、带宽窄??无线通信?＾低、易扩展、灵活、信号親、抗干扰差???｜可罪????电力线通信技术不会对通信网络产生依赖，其通信数据直接通过输电线即可??完成传输。但是
本节点连接过的或者是连接一直没有中断的节点。也就是说，与一个节点的连接??保持越久，那么Ｋ桶中保存有该节点的概率就越高，节点在Ｋ桶中保存的概率??和节点在线时间关系如图２－４所示。??１「＾■??０．８?－?／?－??Ｉ??０．６?ｆ?￣??０．４?－??０．２?－?－??Ｑ?Ｉ?｜?｜?｜?｜?｜???０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??图２－４?Ｋａｄｅｍｌｉａ网络节点在线时长和继续在线的概率??由于节点在线时长越长，节点在Ｋ桶中的几率越高。所以，Ｋａｄ网络倾向于??把在线时间长的节点留在Ｋ桶里，这明显增加了?Ｋ桶中的节点在下一时间段仍??然在线的概率，这一策略对增强Ｋａｄ网络的稳定性和减少网络维护成本带来极??大好处，在这种机制下，Ｋａｄ网络不需要频繁构建节点的路由表。此外，ＤｏＳ攻??击在这种机制下也不容易发动，因为Ｋａｄ网络更新Ｋ桶中的数据项频率不会很??高，只有老节点失效后才会更新Ｋ桶的数据项，这样即使攻击者通过散播新节??点加入的信息试图造成网络泛洪，也不会占用过多网络资源，很难导致网络崩溃??｜２９】。但是ｋ桶的这种属性正好可以被ｅｃｌｉｐｓｅ攻击利用
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑顾客满意度的电动汽车充电桩规划策略[J]. 周雪会,王希平. 可再生能源. 2017(06)
[2]高速公路电动汽车充电桩现场检测方法[J]. 周志坚,赵阳,马浩,单率,车长明. 智能电网. 2016(04)
[3]智能电表数据分析方法及应用[J]. 徐大青,栾文鹏,王鹏,张展国. 供用电. 2015(08)
[4]中外智能电网发展战略[J]. 张东霞,姚良忠,马文媛. 中国电机工程学报. 2013(31)
[5]第四十讲 智能电网中无线传感器网络信息安全研究[J]. 张盛山,尚文利,万明,曾鹏. 仪器仪表标准化与计量. 2013(04)
硕士论文
[1]智能电网邻域网入侵检测技术研究与实现[D]. 李雅洁.北京邮电大学 2018
[2]智能电网邻域网混合路由算法研究[D]. 宗宇.安徽理工大学 2017
本文编号：3408431
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