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一种基于区块链的配电物联网无线安全接入方法

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成果名称: 一种基于区块链的配电物联网无线安全接入方法 关键字: 应用行业: 电力、热力生产和供应业
高新技术领域: 电能与电力 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL202110379279 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 请选择... 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 华北电力大学(保定) 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 请选择... 交易价格(万): 3.00 所属十强产业:

本发明公开了一种基于区块链的配电物联网无线安全接入方法,属于配电物联网技术领域。所述方法具体包括:注册阶段;通信终端向认证中心提出注册请求,认证中心收到请求后,判断该通信终端是否已经注册过,若没有该通信终端的记录则将其相关信息存储到认证中心维护的认证区块链中,并将生成的用户证明发回给通信终端;认证阶段;通信终端向认证网关发出接入请求,认证网关经过初步筛选后将符合要求的接入请求发送到认证中心;认证中心通过利用认证区块链的共识机制得到认证结果并反馈给认证网关,认证网关再根据认证结果决定是否允许该通信终端接入网络。本发明使用消息认证机制以保证通信终端发送的信息的完整性,因此可以规避中间人攻击。

 本发明使用区块链技术存储终端身份信息,使存储在认证区块链的数据信息在存储方面保持一致,从而确保数据信息的完整性和真实性。区块链采用分布式存储方式,任意节点行为均受全网监督,恶意用户在这种情况下无法伪装进行欺诈行为。认证网关收到请求信息后,会对其进行初步筛选,例如在留存记录中有此设备多次接入失败的记录且距此次发出请求的时间间隔较短,对此次请求不予应答。而认证机构在收到认证网关发来的请求信息后也会对其中的请求时间进行验证是否在接收窗口内,因此本方案可以有效规避重放攻击给系统性能带来的负面影响。区块链利用P2P分布式网络架构实现去中心化,因此每个节点都高度自治。即使认证组中某个节点出现故障无法正常工作,其他节点仍然可以进行信息交互,通过共识机制向认证中心提交认证结果,不会导致系统崩溃。数字证书进行了哈希处理生成用户证明,从而有效防止内部攻击。在各阶段进行信息交互时都应用了数字签名机制,可以保证交互信息的真实性,使用消息认证机制以保证通信终端发送的信息的完整性,因此可以规避中间人攻击。

 电力行业是关系国计民生的重要行业之一,随着电网规模越来越大、综合能源服务需求日益增长,保障电力系统的稳定运行、推动电网向能源互联网转型升级显得尤其重要。其中,配电物联网是泛在电力物联网的重要组成部分,是连接用户和输电网的重要桥梁。配电物联网运行环境复杂、配电网结构和边界处于动态变化中,其安全问题日益突显。当前针对工控网络安全的攻击方式日益增多,如委内瑞拉大停电,这些都表明当前配电物联网建设的网络安全形势十分严峻。
当前电网的网络拓扑大多属于星型结构,围绕某个中心。尽管通信站点的物理布局较离散,但其在业务方面仍然较为集中,且当前终端认证方式依赖中心化的服务器/用户模式。在业务高峰期,比如用电高峰期可能出现中心节点过载等问题,从而导致响应时延增加,影响信息的交互共享。其次,在业务请求过程中系统的中心节点故障,或者存储在中心节点的数据被泄露更改将会影响整个系统的安全稳定运行。在当前电网系统信息交互频繁的情况下,攻击者可能会截获某些相关业务的数据包,并伪装成合法用户多次向系统发送该数据包,增加系统数据处理负担,使系统性能变差,无法正常运行。除此之外,还存在内部攻击、中间人攻击、系统漏洞和病毒侵入等一系列的问题。
为应对配电物联网中不容乐观的网络安全形势,研究人员建立了相应的网络安全防护体系,身份认证技术就是其中的关键技术之一。
目前的配电物联网中的身份认证技术无法满足网络安全防护的需求。


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