适用于智能电网的组合密码体制研究

发布时间：2017-08-21 08:09

  本文关键词：适用于智能电网的组合密码体制研究

  更多相关文章： 智能电网 认证性 机密性 组合公钥密码体制

【摘要】：智能电网作为新一代的电力系统,它不再是一个单一的网络结构,而是利用先进的设备技术、传感和测量技术以及现代信息通讯技术等来实现可靠、高效、安全、环境友好等目标的智能电力系统。相对于传统的电网,智能电网的一个显著特色是实现了智能电表和电表数据管理系统之间的双向通信。这一特色使得智能电网能够实时地监控用户的用电信息,从而更好地维护电力系统的稳定。同时信息的频繁交互使智能电网更容易遭受监测、篡改、伪造等攻击。为了保护智能电网的稳定,智能电网通信消息的机密性和认证性成为近几年研究的热点。因此,如何解决智能电网中的安全问题是本文的主要工作。为了解决上述问题,在本篇论文中,我们首次将组合密码应用到智能电网中,从而设计出了一个高效的的密码通信协议来解决这些安全问题。本文的主要工作包括:(1)本文以双线性对为工具,首先提出了一个基于身份的在线/离线加密方案。在随机预言模型下,该方案能够在适应性选择密文攻击下满足密文不可区分性。同时该方案采用在线/离线的方式可以将消息在加密过程中大部分耗时的复杂运算提前在可信任的服务器上完成,而智能电网只需要完成少量简单的操作即可。此外,我们将该方案和现有的其他五个加密方案做对比,从计算成本和通信成本两方面进行了性能分析。最后我们利用MIRACL库对该方案进行了实现。(2)利用上述基于身份的在线/离线加密方案和一个高效的基于身份的在线/离线签名方案,我们构造了一个组合公钥密码方案。同时我们还给出了此组合公钥密码方案在随机预言模型下的安全性证明。此外,我们将组合密码方案的签名部分和现有的其他四个签名方案做对比,从计算成本和通信成本两方面进行了性能分析。最后,我们使用MIRACL库对组合密码方案的签名部分进行了实现。(3)我们设计了一个保障智能电网安全通信的密码协议,并利用逐跳路由传输方式减少了智能电表和电表数据管理系统之间的通信延时。因此该协议能更好地保障智能电网的实时特性。此外我们具体的展示了整个协议的通信过程,并给出了该协议的安全和性能分析。
【关键词】：智能电网 认证性 机密性 组合公钥密码体制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TN918.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 主要工作13-14
• 1.4 章节安排14-15
• 第二章 密码学基础知识15-34
• 2.1 双线性对及困难问题15-16
• 2.1.1 双线性对的概念及特性15-16
• 2.1.2 双线性对的困难问题16
• 2.2 Hash函数与随机预言模型16-19
• 2.2.1 Hash函数16-18
• 2.2.2 随机预言模型18-19
• 2.3 可证明安全理论19-20
• 2.4 公钥加密体制的定义及安全性20-25
• 2.4.1 基本概念20-21
• 2.4.2 公钥加密体制的安全目标21-23
• 2.4.3 公钥加密体制的攻击模型23-25
• 2.5 数字签名体制的定义及安全性25-28
• 2.5.1 基本概念25-26
• 2.5.2 数字签名体制的安全目标26-27
• 2.5.3 数字签名体制的攻击模型27-28
• 2.6 基于身份的在线/离线签名28-30
• 2.6.1 算法组成29-30
• 2.6.2 安全概念30
• 2.7 MIRACL库简介30-32
• 2.8 本章小结32-34
• 第三章 基于身份的在线/离线加密34-50
• 3.1 基本概念34
• 3.2 安全模型34-38
• 3.2.1 算法组成34-35
• 3.2.2 安全概念35-38
• 3.3 方案设计38-39
• 3.4 安全性分析39-44
• 3.4.1 方案的正确性39-40
• 3.4.2 安全证明40-44
• 3.5 性能分析44-45
• 3.6 MIRACL库实现45-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第四章 基于身份的组合公钥密码方案50-64
• 4.1 形式化模型50-53
• 4.1.1 算法组成50-51
• 4.1.2 安全概念51-53
• 4.2 方案设计53-55
• 4.3 安全性证明55-58
• 4.4 性能分析58-59
• 4.5 MIRACL库实现59-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 具有保密性和认证性的密码通信协议64-73
• 5.1 智能电网通信系统模型64-65
• 5.2 适用于智能电网的密码通信协议65-69
• 5.3 安全性分析69-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 总结73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-80
• 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果80-81

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本文编号：711747