电力自动化通信技术中的信息安全分析

共2709字

摘要:近年来,随着电力建设的快速发展,自动化通信技术中的也网络信息安全要求也不断提高。因此,本文作者主要电力信息系统的数据加密技术中的DES和RSA两类典型加密算法、密匙的生成和管理方案及加密方案的性能进行了分析。

?关键词:电力通信;安全;数据加密标准

1.电力通信安全防护体系。
?电网安全防护工程是一项系统工程,它是将正确的工程实施流程、管理技术和当前能够得到的最好的技术方法相结合的过程。从理论上,电网安全防护系统工程可以套用信息安全工程学模型的方法,信息安全工程能力成熟度模型(SSE-CMM)可以指导安全工程的项目实施过程,从单一的安全设备设置转向考虑系统地解决安全工程的管理、组织和设计、实施、验证等。将上述信息安全模型涉及到的诸多方面的因素归纳起来,最主要的因素包括:策略、管理和技术,这三要素组成了一种简单的信息安全模型。
?从工程实施方面讲,信息安全工程是永无休止的动态过程。其设计思想是将安全管理看成一个动态的过程,安全策略应适应网络的动态性。动态自适应安全模型由下列过程的不断循环构成:安全需求分析、实时监测、报警响应、技术措施、审计评估。
?2.电力信息系统的数据加密技术
?2.1.典型的数据加密算法典型的数据加密算法包括数据加密标准(DES)算法和公开密钥算法(RSA),下面将分别介绍这两种算法。
?2.1.1.数据加密标准(DES)算法。目前在国内,随着三金工程尤其是金卡工程的启动,DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用,以此来实现关键数据的保密,如信用卡持卡人的PIN的加密传输,IC卡与POS间的双向认证、金融交易数据包的MAC校验等,均用到DES算法。
?图1DES算法框图
?DES加密算法的框图如图1所示。其中明文分组长为64bit,密钥长为56bit。图的左边是明文的处理过程,有3个阶段,首先是一个初始置换IP,用于重排明文分组的64bit数据,然后是具有相同功能的16轮变换,每轮都有置换和代换运算,第16轮变换的输出分为左右两部分,并被交换次序。最后再经过一个逆初始置换IP-1(IP的逆),从而产生64bit的密文。
?DES算法具有极高的安全性,到目前为止,除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外,还没有发现更有效的办法。而56位长的密钥的穷举空间为256,这意味着如果一台计算机的速度是每秒检测一百万个密钥,则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间,可见,对DES处法的攻击是难以实现的。
?2.1.2.公开密钥算法(RSA)。公钥加密算法也称非对称密钥算法,用两对密钥:一个公共密钥和一个专用密钥。用户要保障专用密钥的安全;公共密钥则可以发布出去。公共密钥与专用密钥是有紧密关系的,用公共密钥加密信息只能用专用密钥解密,反之亦然。由于公钥算法不需要联机密钥服务器,密钥分配协议简单,所以极大简化了密钥管理。除加密功能外,公钥系统还可以提供数字签名。公共密钥加密算法主要有RSA、Fertzza、Elgama等。
?在这些安全实用的算法中,有些适用于密钥分配,有些可作为加密算法,还有些仅用于数字签名。多数算法需要大数运算,所以实现速度慢,不能用于快的数据加密。RSA使用两个密钥,一个是公钥,一个是私钥。加密时把明文分成块,块的大小可变,但不超过密钥的长度。RSA把明文块转化为与密钥长度相同的密文。一般来说,安全等级高的,则密钥选取大的,安全等级低的则选取相对小些的数。RSA的安全性依赖于大数分解,然而值得注意的是,是否等同于大数分解一直未得到理论上的证明,而破解RSA是否只能通过大数分解同样是有待证明。
?2.1.3.算法比较。DES常见攻击方法有:强力攻击、差分密码分析法、线性密码分析法。对于16个循环的DES来说,差分密码分析的运算为255.1,而穷举式搜索要求255。根据摩尔定律所述:大约每经过18个月计算机的计算能力就会翻一番,加上计算机并行处理及分布式系统的产生,使得DES的抗暴能力大大降低。
?RAS的安全性依赖于大整数的因式分解问题。但实际上,谁也没有在数学上证明从c和e计算m,需要对n进行因式分解。可以想象可能会有完全不同的方式去分析RAS。然而,如果这种方法能让密码解析员推导出d,则它也可以用作大整数因式分解的新方法。最难以令人置信的是,有些RAS变体已经被证明与因式分解同样困难。甚至从RAS加密的密文中恢复出某些特定的位也与解密整个消息同样困难。另外,对RAS的具体实现存在一些针对协议而不是针对基本算法的攻击方法,
?综合上述内容,对于保密级别不是很高的电力数据,例如日常电量数据,没有必要适用当时最强大的密码系统,直接引用DES密码系统实现一种经济可行的好方案。
?2.2.密匙的生成和管理。密钥管理技术是数据加密技术中的重要一环,它处理密钥从生成、存储、备份/恢复、载入、验证、传递、保管、使用、分配、保护、更新、控制、丢失、吊销和销毁等多个方面的内容。它涵盖了密钥的整个生存周期,是整个加密系统中最薄弱的环节,密钥的管理与泄漏将直接导致明文内容的泄漏,那么一切的其它安全技术,无论是认证、接入等等都丧失了安全基础。
?密钥管理机制的选取必须根据网络的特性、应用环境和规模。下面对常用的密钥管理机制做详细的分析,以及判断这种管理机制是否适用于无线网络。具体包括以下几个方面:
?2.2.1.密钥分配模式。KDC可以是在中心站端,与服务器同在一个逻辑(或物理)服务器(集中式密钥分配),也可以是在与中心站完全对等的一个服务器上(对等式密钥分配)。如果KDC只为一个子站端分发密钥,应该采用集中式,如果KDC为许多的同级子站分发密钥,应该采用对等式。由上文的分析来看,显然应该采用集中式的分配方案,将KDC建立在中心站中。
?2.2.2.预置所有共享密钥。网络中的每个节点都保存与其它所有节点的共享密钥。如果网络规模为n个节点,那么每个节点需要存储n-1个密钥。这种机制在网络中是不现实的。网络一般具有很大的规模,那么节点需要保存很多密钥而节点的内存资源又非常有限,因此这种密钥分配机制会占用掉巨大的存储资源,也不利于动态拓扑下新节点的加入。
?2.2.3.密钥的生成和分发过程。采用一时一密方式,生成密钥时间可以通过预先生成解决;传输安全由密钥分发制完成;密钥不用采取保护、存储和(上转第108页)

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