[发明专利]一种智能电能表通信加密算法

说明书

技术领域

本发明涉及通信加密技术领域，尤其涉及一种智能电能表通信加密算法。

背景技术

信息技术推动了电力信息化建设的发展，智能电网作为当下的一种现代电网，它将信息流、业务流、电力流高度融合于一体，已经成为世界各国发展的新趋势、新潮流。智能电能表作为智能电网的关键部分，它能够及时反映最新的电力市场信息—电价、供应的电量和需求的电量。而电能表作为一个计量产品，其相关数据的安全传输和存储是电能表众多功能中的核心基础，只有确保数据的安全通讯才能使智能电网更加安全和可靠。

国内对智能电网安全性的研究也紧跟着国际的发展步伐，从一开始就高度关注 IEC61850在电网和变电站系统中的应用，并在智能电网技术研究中取得了显著成果。目前智能电能表通信大多采用GCM算法进行加密，GCM是建立在128bits分组密钥基础上的一种高速认证加密算法，采用AES(高级加密标准)的CTR(计数器)模式进行加密和定义在GF(伽罗华域)上的GHASH(伽罗华散列)函数进行认证。GCM包含一种适用于 IEEEC 802.1AE协议的GCM高速硬件结构，可以同时处理多组数据，算法吞吐率达到 162.56Gbit/s。GCM算法包括GCM模式(加密认证模式)、GMAC模式(认证模式)和NULL 模式(非加密非认证模式)，智能电能表传输报文使用GCM算法的三种模式实施安全加密，在提高传输效率的同时大大提升了传输安全性。

但是，GCM算法较复杂，通过GCM算法对智能电能表传输报文进行加密时耗时较长，还有GCM高速硬件成本较高。

发明内容

本发明提供了一种智能电能表通信加密算法，以解决目前GCM加密算法计算复杂，耗时较长的问题。

本发明提供了一种智能电能表通信加密算法，所述算法包括：

将原始数据安全散列成256bits的消息摘要；

将所述消息摘要的前20bits作为提取密钥的编号，生成密钥数据；

将所述密钥数据扩展生成16个子密钥；

根据所述子密钥对64bits明文进行加密，得到64bits密文。

可选的，所述将原始数据安全散列成256bits的消息摘要,具体包括：

将原始数据划分成多个数据块，每个数据块的大小均为512bits，原始数据Y用划分后的数据块表示为Y＝N₁//N₂//...N_t；

分别对32bits的寄存器H0、H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7进行初始化；

分别对初始化的32bits寄存器进行赋值，令A＝H0，B＝H1，C＝H2，D＝H3，E＝H4，F＝H5， G＝H6，H＝H7；

分别对32bits寄存器再次进行赋值，令H＝G，G＝F，F＝E，E＝D+T1，D＝C，C＝B，B＝A， A＝T1+T2；

分别对32bits寄存器再次进行赋值，令H0＝A+H0，H1＝B+H1，H2＝C+H2，H3＝D+H3， H4＝E+H4，H5＝F+H5，H6＝G+H6，H7＝H+H7；

最后输出H0//H1//H2//H3//H4//H5//H6//H7,得到256bits的消息摘要。

可选的，所述将所述密钥数据扩展生成16个子密钥，具体包括：

将所述密钥数据分成均等的A₀，B₀两部分；

对A₀，B₀分别进行迭代循环移位，分别得到A_i，B_i，其中，1≤i≤16；

分别对A_i，B_i进行压缩置换，得到48bits的子密钥K_i，其中，1≤i≤16。

可选的，所述根据所述子密钥对64bits明文进行加密，得到64bits密文，具体包括：

待加密的64bits数据经过64*64的数据块按位重新组合，输出重新组合后的64bits 数据，并将其均分为{L₀,R₀}两部分；

采用子密钥A_i，B_i分别对{L₀,R₀}进行加密，得到{L₁₆,R₁₆}；

对{L₁₆,R₁₆}进行初始置换的逆变换，得到64bits密文。