熱量表遠程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱量表遠程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法，所述系統(tǒng)包括采集層、傳輸層和應用層，所述采集層，包括各個樓宇的熱量表，用于采集用戶計費熱量，所述熱量表包括完整性表征模塊和關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊；傳輸層，包括負責一個或多個樓宇的區(qū)域管理器FMU，用于接收來自于采集層的計費熱量，并將所述熱量傳輸至服務器；所述區(qū)域管理器FMU包括熱量表完整性監(jiān)控模塊、熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊和熱量表可信信息融合模塊；應用層，包括應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，用于存儲顯示所有用戶熱量使用情況；所述應用服務器包括熱量表可信信息顯示客戶端和動態(tài)身份認證模塊；所述數(shù)據(jù)服務器包括可信信息存儲模塊。
【專利說明】熱量表遠程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱量表遠程抄表系統(tǒng)及可信增強的方法，尤其涉及一種具有動態(tài)完整性認證、關鍵數(shù)據(jù)保護、基于數(shù)字指紋特征的動態(tài)口令身份認證功能的熱量表遠程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法。

【背景技術】
[0002]能源控制系統(tǒng)是一種典型工業(yè)控制系統(tǒng)，隨著電表、水表、熱量表等遠程抄表系統(tǒng)新形勢下儀表設備的不斷智能化，網(wǎng)絡技術、通訊技術高速發(fā)展，并廣泛應用于大大小小控制系統(tǒng)中，智能儀表及遠程控制系統(tǒng)的安全性問題日益嚴峻。
[0003]現(xiàn)有熱量表遠程抄表系統(tǒng)主要由采集層、傳輸層、應用層組成，其中采集層包括各個樓宇安裝的熱量表，傳輸層為區(qū)域管理器，一個區(qū)域管理器負責一棟或幾棟樓宇的熱量表數(shù)據(jù)采集，應用層包括應用服務器和數(shù)據(jù)服務器。目前實際應用中在實現(xiàn)基本遠程抄表功能基礎上，采集層、應用層還沒有采取相關防范安全措施，傳輸層也鮮有采用加解密方式。這使得現(xiàn)有系統(tǒng)傳輸?shù)年P鍵數(shù)據(jù)(如用戶用于計費的熱量)受到嚴重威脅，黑客很容易利用硬件篡改、數(shù)據(jù)竊聽、數(shù)據(jù)篡改、數(shù)據(jù)重放、用戶非法登錄、病毒侵犯等攻擊手段對系統(tǒng)造成直接的利益損害。
[0004]在已有專利申請中也有考慮到以上部分安全技術問題，如申請日為2014年02月19日，申請?zhí)枮?01410056104.4的一種遠程安全抄表方法，該發(fā)明專利指出現(xiàn)有的遠程抄表系統(tǒng)沒有一套完整安全保障機制，并提出通過安裝安全模塊來對設備進行身份認證和數(shù)據(jù)加密。加密密鑰是根據(jù)唯一 ID編號確定，屬于靜態(tài)密鑰，容易遭受密鑰分析進行窮舉法和基于已知明文攻擊，對于黑客來講這種防范措施完全不需要破解密鑰，運用監(jiān)聽技術，通過重放攻擊就可以擊潰這個系統(tǒng)。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有熱量表遠程抄表系統(tǒng)應用過程中沒有采取相關安全措施來保障關鍵數(shù)據(jù)安全，即使有相關專利也考慮到該問題，但采取防范措施不能滿足日益復雜的破解方法，因此一種新的可信增強方法亟待出現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種熱量表遠程抄表系統(tǒng)及該系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法，該系統(tǒng)和該系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法通過熱量表動態(tài)完整性驗證、關鍵數(shù)據(jù)隨機加密保護、基于數(shù)字指紋特征的動態(tài)口令身份認證來提高熱量表遠程抄表系統(tǒng)的可信性，有效防范黑客對該系統(tǒng)進行硬件篡改、數(shù)據(jù)重放、用戶非法登錄等攻擊。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下的技術方案來實現(xiàn):
[0008]熱量表遠程抄表系統(tǒng)，包括采集層、傳輸層和應用層，所述
[0009]采集層，包括各個樓宇的熱量表，用于采集用戶計費熱量，所述熱量表包括完整性表征模塊和關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊；
[0010]傳輸層，包括負責一個或多個樓宇的區(qū)域管理器FMU，用于接收來自于采集層的計費熱量，并將所述熱量傳輸至服務器；所述區(qū)域管理器FMU包括熱量表完整性監(jiān)控模塊、熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊和熱量表可信信息融合模塊；
[0011]應用層，包括應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，用于存儲顯示所有用戶熱量使用情況；所述應用服務器包括熱量表可信信息顯示客戶端和動態(tài)身份認證模塊；所述數(shù)據(jù)服務器包括可信信息存儲模塊。
[0012]熱量表遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法，包括:
[0013]由區(qū)域管理器FMU向負責區(qū)域內(nèi)所有熱量表發(fā)出完整性驗證請求；
[0014]熱量表收到完整性驗證請求后生成隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼作為完整性證據(jù)回復給區(qū)域管理器FMU;
[0015]區(qū)域管理器FMU向完整性證據(jù)驗證成功的熱量表發(fā)出熱量數(shù)據(jù)請求，對完整性證據(jù)驗證失敗的熱量表不執(zhí)行命令，并做下標識；
[0016]熱量表收到熱量數(shù)據(jù)請求后將熱量數(shù)據(jù)生成隨機化數(shù)據(jù)密文，并回復給區(qū)域管理器 FMU ；
[0017]區(qū)域管理器FMU解密隨機化數(shù)據(jù)密文為明文后和隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼融合成可信信息并存儲；
[0018]數(shù)據(jù)服務器向區(qū)域管理器搜集可信信息并存儲。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0020]1、結合數(shù)字指紋技術與動態(tài)口令技術，增強身份認證安全性，避免挑戰(zhàn)\應答口令認證交互復雜性，及時間同步口令認證難以鑒別時間戳提供者身份問題，利用指紋特征及時間戳動態(tài)因子，實現(xiàn)動態(tài)口令生成，有效防止口令竊取與身份重放攻擊。
[0021]2、通過給予熱量表節(jié)點密鑰、隨機密鑰等附加屬性，與熱量表唯一地址編號屬性進行融合，得出隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼，對其進行動態(tài)完整性表征與驗證，將以前的靜態(tài)不變完整性證據(jù)轉為動態(tài)隨機化，增加破解難度，有效防范完整性重放攻擊。
[0022]3、對熱量表關鍵數(shù)據(jù)進行隨機加密形成隨機化數(shù)據(jù)密文傳輸，實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)保護功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0024]圖1是熱量表遠程抄表系統(tǒng)框圖；
[0025]圖2是熱量表完整性表征與驗證示意圖；
[0026]圖3是熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護流程圖；
[0027]圖4是基于數(shù)字指紋特征的動態(tài)口令身份認證框圖。

【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種熱量表遠程抄表系統(tǒng)可信增強系統(tǒng)框圖，包括:采集層、傳輸層、應用層。
[0030]所述采集層，包括各個樓宇的熱量表，用來采集用戶計費熱量。所述熱量表包括完整性表征模塊、關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊，其中完整性表征模塊，用于將熱量表唯一地址編號賦予節(jié)點密鑰、隨機密鑰等賦予屬性，通過節(jié)點不變屬性融合算法產(chǎn)生隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼作為完整性證據(jù)；關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊，用于將熱量表關鍵數(shù)據(jù)(熱量值)賦予隨機密鑰屬性，通過對稱加密算法形成隨機化數(shù)據(jù)密文來上傳。
[0031]所述傳輸層，包括負責一個或者多個樓宇的區(qū)域管理器FMU，用來接收來自采集層的計費熱量，以及將其上傳至服務器。所述區(qū)域管理器FMU包括熱量表完整性監(jiān)控模塊、熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊、熱量表可信信息融合模塊，其中熱量表完整性監(jiān)控模塊，用于每隔時間t驗證FMU負責區(qū)域的熱量表產(chǎn)生的完整性證據(jù)；熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊，用于解密來自熱量表的隨機化數(shù)據(jù)密文為數(shù)據(jù)明文；熱量表可信信息融合模塊，用于將完整性證據(jù)、數(shù)據(jù)明文通過融合算法形成可信信息存儲并等待上傳至服務器。
[0032]所述應用層，包括應用服務器、數(shù)據(jù)服務器，用來存儲顯示所有用戶熱量使用情況，管理員可登錄、查看、管理、維護相關信息。所述應用服務器包括熱量表可信信息顯示客戶端、動態(tài)身份認證模塊，其中熱量表可信信息顯示客戶端，用于顯示可信信息，便于管理員管理維護；動態(tài)身份認證模塊，結合數(shù)字指紋技術與動態(tài)口令技術，融合指紋特征、時間戳動態(tài)因子、用戶口令，實現(xiàn)動態(tài)口令生成，管理員在規(guī)定時間戳TlMd_in內(nèi)通過驗證便可成功登錄。所述數(shù)據(jù)服務器包括可信信息存儲模塊，其中可信信息存儲模塊用于存儲可信信息，并生成可信日志。
[0033]上述模塊中實現(xiàn)熱量表動態(tài)完整性驗證整個流程由標號①虛框模塊協(xié)同作用完成，實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)隨機加密保護整個流程由標號②虛框模塊協(xié)同作用完成，實現(xiàn)可信信息融合、存儲、顯示整個流程由標號③虛框模塊協(xié)同作用完成，實現(xiàn)基于數(shù)字指紋特征的動態(tài)口令身份認證整個流程由標號④虛框模塊協(xié)同作用完成。
[0034]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供了熱量表完整性表征與驗證示意圖，區(qū)域管理器FMU每隔時間t進行現(xiàn)場節(jié)點完整性監(jiān)控，向負責區(qū)域內(nèi)所有熱量表發(fā)出完整性驗證請求。熱量表在收到完整性驗證請求后將熱量表唯一地址編號賦予節(jié)點密鑰、隨機密鑰等賦予屬性，通過節(jié)點不變屬性融合算法產(chǎn)生隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼作為完整性證據(jù)回復給區(qū)域管理器FMU，F(xiàn)MU將其與預存的現(xiàn)場節(jié)點信息庫中的節(jié)點完整性信息比較分析，最后給出完整性驗證結果，將驗證結果存儲到熱量表信息庫中。
[0035]如圖3所示，本發(fā)明實施例提供了熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護流程圖，區(qū)域管理器FMU在進行完整性認證后，對驗證成功的熱量表發(fā)出熱量請求，熱量表在接收到熱量請求后，分析請求命令，計算熱量值，生成隨機密鑰，將熱量值賦予隨機密鑰屬性，融合成隨機化數(shù)據(jù)密文，并發(fā)送給FMU。FMU接收隨機化數(shù)據(jù)密文，并將其解密為明文，和完整性證據(jù)一起融合成可信信息并存儲并等待上傳至服務器。
[0036]如圖4所示，本發(fā)明實施例提供了基于數(shù)字指紋特征的動態(tài)口令身份認證框圖，應用服務器提取管理員指紋采集的指紋特征與用戶口令Hash值和時間戳動態(tài)因子進行Hash后發(fā)送到數(shù)據(jù)服務器進行認證。數(shù)據(jù)服務器在時間戳TlMd_in內(nèi)從指紋特征庫中提取指紋特征和口令散列值、時間戳動態(tài)因子進行Hash進行對比，將認證結果發(fā)回給應用服務器。
[0037]雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術領域】內(nèi)的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.熱量表遠程抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括采集層、傳輸層和應用層，所述 采集層，包括各個樓宇的熱量表，用于采集用戶計費熱量，所述熱量表包括完整性表征模塊和關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊； 傳輸層，包括負責一個或多個樓宇的區(qū)域管理器FMU，用于接收來自于采集層的計費熱量，并將所述熱量傳輸至服務器；所述區(qū)域管理器FMU包括熱量表完整性監(jiān)控模塊、熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊和熱量表可信信息融合模塊； 應用層，包括應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，用于存儲顯示所有用戶熱量使用情況；所述應用服務器包括熱量表可信信息顯示客戶端和動態(tài)身份認證模塊；所述數(shù)據(jù)服務器包括可信信息存儲模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱量表遠程抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述 完整性表征模塊，將熱量表唯一地址編號賦予節(jié)點密鑰和隨機密鑰，通過節(jié)點不變屬性融合算法產(chǎn)生隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼； 關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊，將熱量表關鍵數(shù)據(jù)即熱量值賦予隨機密鑰，通過對稱加密算法形成隨機化數(shù)據(jù)密文。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱量表遠程抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述 熱量表完整性監(jiān)控模塊，用于驗證熱量表隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼； 熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊，用于解密熱量表隨機化數(shù)據(jù)密文為明文； 熱量表可信信息融合模塊，用于將隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼、隨機化數(shù)據(jù)明文通過融合算法形成可信信息。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱量表遠程抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述 熱量表可信信息顯示客戶端，用戶顯示可信信息，便于管理員管理維護； 動態(tài)身份認證模塊，結合數(shù)字指紋技術與動態(tài)口令技術，融合指紋特征、時間戳動態(tài)因子、用戶口令，實現(xiàn)動態(tài)口令生成，在規(guī)定時間戳Tload-1n內(nèi)通過驗證便可成功登錄。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱量表遠程抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述可信信息存儲模塊用于存儲可信信息，并生成可信日志。
6.熱量表遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法，其特征在于，所述方法包括: 由區(qū)域管理器FMU向負責區(qū)域內(nèi)所有熱量表發(fā)出完整性驗證請求； 熱量表收到完整性驗證請求后生成隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼作為完整性證據(jù)回復給區(qū)域管理器FMU; 區(qū)域管理器FMU向完整性證據(jù)驗證成功的熱量表發(fā)出熱量數(shù)據(jù)請求，對完整性證據(jù)驗證失敗的熱量表不執(zhí)行命令，并做下標識； 熱量表收到熱量數(shù)據(jù)請求后將熱量數(shù)據(jù)生成隨機化數(shù)據(jù)密文，并回復給區(qū)域管理器FMU ； 區(qū)域管理器FMU解密隨機化數(shù)據(jù)密文為明文后和隨機化動態(tài)節(jié)點標識特征碼融合成可信信息并存儲； 數(shù)據(jù)服務器向區(qū)域管理器搜集可信信息并存儲。
7.熱量表遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)可信增強的方法，其特征在于， 所述熱量表包括完整性表征模塊和關鍵數(shù)據(jù)隨機加密模塊； 所述區(qū)域管理器FMU包括熱量表完整性監(jiān)控模塊、熱量表關鍵數(shù)據(jù)保護模塊和熱量表可信信息融合模塊；所述數(shù)據(jù)服務器包括可信信息存儲模塊。
【文檔編號】G06F21/32GK104270252SQ201410548616
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權日:2014年10月16日
【發(fā)明者】譚文勝 申請人:廣州柏誠智能科技有限公司