本文關(guān)鍵詞：智能變電站報文安全及其實時性研究

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【摘要】：智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分。作為一個典型的信息物理融合系統(tǒng),智能變電站信息安全對確保其電力網(wǎng)安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。日益開放的電力通信網(wǎng)絡(luò)、標準化的智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及不斷增多的電力信息攻擊使智能變電站信息安全問題形式嚴峻。與一般IT網(wǎng)絡(luò)相比,智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)具有不可中斷、實時性要求高等特點。本文以提出滿足智能變電站安全需求并符合其特點的信息安全方案為目標,重點研究了智能變電站網(wǎng)絡(luò)安全、關(guān)鍵報文安全及其實時性、密鑰管理等問題。首先,以黑客攻擊智能變電站的過程為主線,分析了黑客接入智能變電站網(wǎng)絡(luò)的攻擊路徑,從技術(shù)和管理兩方面給出了針對不同攻擊路徑的阻斷措施;分析了黑客成功接入智能變電站網(wǎng)絡(luò)后發(fā)起的攻擊類型,確定了智能變電站的網(wǎng)絡(luò)安全需求,給出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護措施。其次,研究了數(shù)據(jù)加密算法、分組密碼鏈接模式、消息認證碼等現(xiàn)代密碼學(xué)基本理論;分析了智能變電站中GOOSE、SV、MMS三種關(guān)鍵報文的信息安全威脅和信息安全需求;結(jié)合現(xiàn)代密碼算法和IEC 62351標準對變電站報文安全問題的規(guī)定,針對GOOSE報文和SV報文的數(shù)據(jù)完整性和真實性需求,提出了基于HMAC的報文安全方案;針對MMS報文的數(shù)據(jù)完整性、真實性和機密性需求,提出了基于認證加密的報文安全方案;給出了三種報文安全方案的實現(xiàn)過程。然后,為驗證實施本文所提安全方案后的報文是否滿足實時性要求,分析了智能變電站報文通信時延構(gòu)成及IEC 61850標準對變電站報文的實時性規(guī)定;結(jié)合報文特點,在ARM平臺和PC機上測量了報文安全處理時間;在OPNET軟件上構(gòu)建了某實際220k V智能變電站網(wǎng)絡(luò)模型,通過仿真給出了報文在不同仿真場景下的端到端傳輸時間。最后,為滿足智能變電站密鑰管理需求,分析了已有的密鑰管理方案;結(jié)合智能變電站特點,對一種經(jīng)典的基于對稱加密的密鑰管理方案進行改進,提出了一種適用于智能變電站的密鑰管理方案,主要包括基于對稱加密的密鑰分發(fā)方案和密鑰更新方案。
【關(guān)鍵詞】：智能變電站 報文安全 HMAC 認證加密 報文實時性 密鑰管理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM76;TM63
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的主要問題10-13
• 1.2.1 智能變電站信息安全標準概述10-11
• 1.2.2 智能變電站信息安全防護研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 智能變電站密鑰管理研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 智能變電站信息安全特點13-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容及論文架構(gòu)14-16
• 第2章 智能變電站信息安全研究16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)安全分析16-20
• 2.2.1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)攻擊路徑及阻斷措施16-18
• 2.2.2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)安全威脅及安全防護措施18-20
• 2.3 智能變電站報文安全研究20-31
• 2.3.1 智能變電站報文安全需求分析20-22
• 2.3.2 現(xiàn)代密碼算法基本理論研究22-28
• 2.3.3 智能變電站報文安全方案設(shè)計28-29
• 2.3.4 智能變電站報文安全方案實現(xiàn)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 智能變電站報文實時性研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 智能變電站報文實時性分析32-35
• 3.2.1 IEC 61850報文實時性要求32-33
• 3.2.2 智能變電站報文時延構(gòu)成33-35
• 3.3 智能變電站報文安全處理時間測量35-37
• 3.4 智能變電站網(wǎng)絡(luò)仿真37-45
• 3.4.1 某智能變電站簡述38-39
• 3.4.2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)仿真模型構(gòu)建39-43
• 3.4.3 智能變電站網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果分析43-45
• 3.5 智能變電站報文實時性測試與仿真結(jié)果分析45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 智能變電站密鑰管理研究47-68
• 4.1 引言47
• 4.2 密鑰管理基本理論分析47-52
• 4.2.1 基于非對稱加密的密鑰管理方案47-49
• 4.2.2 基于對稱加密的密鑰管理方案49-52
• 4.3 智能變電站密鑰管理方案設(shè)計52-64
• 4.3.1 SSKMS設(shè)計思想53-54
• 4.3.2 SSKMS具體流程54-64
• 4.4 SSKMS性能分析64-67
• 4.4.1 SSKMS安全性分析64-65
• 4.4.2 SSKMS效率分析65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 附錄70-71
• 參考文獻71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果76-78
• 致謝78

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