[发明专利]基于信号特征的电网终端设备指纹生成装置及方法

说明书

本发明实施例涉及一种基于信号特征的电网终端设备指纹生成装置及方法，包括信号采集模块、信号处理模块和指纹生成模块，该基于信号特征的电网终端设备指纹生成装置、方法及终端设通过信号采集模块采集终端设备发送的原始信号，采用信号处理模块对原始信号进行预处理，指纹生成模块对预处理后的信号进行频域分析，得到频域相位，根据频域相位构成的特征指纹作为识别终端设备的设备指纹，解决了现有应用于电网上终端设备的进行身份识别验证存在局限性、识别效果差的技术问题。

技术领域

本发明涉及电力系统网络安全技术领域，尤其涉及一种基于信号特征的电网终端设备指纹生成装置及方法。

背景技术

随着智能电网的发展，电网信息安全问题成为了关注的焦点。从近年来，针对电网信息安全的网络攻击大致可以分为非法接入、漏洞利用与提取、指令和数据篡改。其中，“非法接入”是攻击电网的第一步，也是基础。在电网中存在的大量种类复杂的电网终端设备，现有对这些终端设备全部实施物理隔离以达到安全防护目的，但是此方式效果不明显。如何防御针对终端设备的恶意攻击，保证重点设备在系统执行过程中的真实性与可靠性，是电网安全防护中不可忽视的难题。

为了确保终端设备身份的真实性，在电网中采用将新型网络安全技术应用于电网信息安全防御，如身份认证、数据加密、访问控制、入侵检测等。但是，由于大多终端设备囿于自身弱计算能力的缺陷，且工业现场总线网络与以太网网络在通信协议、工作模式上的差异，加密认证方法的应用仍然存在较大的局限。

结合电网终端设备的工作特性，通过设备指纹识别的方法来进行设备身份认证是一种有效的解决途径。但是，现有的终端设备指纹识别技术主要分为主动认证与被动认证两类。主动式指纹认证是通过主动向被认证设备发送检测数据并获取设备响应，根据反馈结果所包含的指纹信息来进行识别认证。而被动式指纹认证是通过对信息流的监测，提取隐藏在通信信息中的设备指纹信息来进行识别认证。由于电网终端设备计算能力弱、存储资源少且分布广泛、协议不统一，无法满足主动式设备指纹认证方法所需的实时性，并容易干扰设备正常工作造成系统崩溃，不适用于电网设备身份识别。而现有的被动式设备指纹认证方法受网络协议和流量分析方法的限制，对隐藏在协议字段间与协议内部实现机制上的差异难以利用，在设备识别认证时对类型和协议的要求具有局限性。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于信号特征的电网终端设备指纹生成装置及方法，用于解决现有应用于电网上终端设备的进行身份识别验证存在局限性、识别效果差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于信号特征的电网终端设备指纹生成装置，应用于电力系统上，包括信号采集模块、信号处理模块和指纹生成模块；

所述信号采集模块，用于采集电力系统的终端设备发送的原始信号；

所述信号处理模块，用于对所述原始信号进行预处理，得到预处理信号；

所述指纹生成模块，用于对所述预处理信号的频域进行特征变换，得到频域相位，根据所述频域相位生成与终端设备对应的设备指纹。

优选地，所述信号处理模块还用于对所述原始信号的波形进行消噪处理，得到所述预处理信号。

优选地，所述指纹生成模块包括信号截取子模块、变换子模块和指纹子模块；

所述信号截取子模块，用于对所述预处理信号按波形周期进行截取，得到N个周期信号；

所述变换子模块，用于通过傅里叶分析对每个所述周期信号进行变换，得到对应的频域幅值和频域相位；

所述指纹子模块，用于选取N个所述频域相位构成频域相位指纹向量并将所述频域相位指纹向量作为指纹特征生成所述设备指纹。

优选地，所述变换子模块采用FFT集成芯片对所述周期信号进行变换。