[发明专利]一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法与装置

说明书

本发明涉及一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法及装置，其方法包括：获取待加密的电力数据并将其进行序列化；将序列化后的电力数据进行小波变换，得到若干个高频序列和若干个低频序列，记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列；随机选取两种一维混沌映射，对所述一维混沌映射进行扰动；将原一维混沌映射和扰动混沌映射进行复合，选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列；根据所述第二混沌序列、采样率和SM4算法对第一序列、第二序列进行调制、复合得到扩频序列；利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。本发明通过小波变换和混沌序列提高了密文的随机性和均匀性，通过国密算法进一步提高了数据的安全性。

技术领域

本发明属于电力数据与加密领域，具体涉及一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法与装置。

背景技术

随着电网向着智能化的发展，通信电子设备在电网中的运用也更加广泛。智能变电站作为输配电系统的重要环节，需要实现的通信与控制功能越来越多。计算机以及通信技术的不断进步也促进了变电站的数字化、信息化以及智能化发展过程。智能电网的不断发展拓宽了电力安全技术的范围，通信技术在电力领域的应用越来越广泛，因此信息安全逐渐成为电力安全的重要环节。电力系统安全经济运行的要求不断提高，因此智能变电站的电力信息安全对电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。例如，以全社会用电量作为考察对象，通过对用电量、经济总量、固定资产投资、行业产品价格指数等数据的变动以及数量之间关联关系分析挖掘，可了解某一地区经济的实际运行情况。

2013年，美国加州圣何塞的一个500kV智能变电站受到网络攻击，导致智能变电站里的一个变压器的油量减少，温度升高最终停止运行。2015年，乌克兰电网受到信息攻击，数据采集与监控(SCADA,Supervisory Control And Data Acquisition)系统里的关键主机被控制，违规下达了断电的指令，结果导致7个110kV智能变电站与23个35kV智能变电站出现了故障现象，80000多用户出现断电。各种类型的网络攻击对电力系统的运行造成了很大的影响，因此进行智能变电站的网络安全加固，提高信息安全程度，对于电力系统的安全运行有着重要意义。

智能变电站可能面临的网络安全风险包括通信报文的非法截获、报文传输的中断、报文内容的恶意修改、恶意程序、网络安全漏洞等。当前的电网电力数据使用信息安全加固措施的比例不高，并且一般采用MD5、RSA等国际通用密码算法，面临的安全风险较高。

发明内容

为解决电力系统信息安全问题以及提高电力数据加密的自主性和可控性，在本发明的第一方面提供了一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法，包括如下步骤：获取待加密的电力数据并将其进行序列化；将序列化后的电力数据进行小波变换，得到若干个高频序列和若干个低频序列，记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列；随机选取两种一维混沌映射，对所述一维混沌映射进行扰动；根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列，得到四个第一混沌序列；将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合，得到若干个候选混沌序列；所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射；从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列；根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列；将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列；利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。

在一些实施例中，所述随机选取两种一维混沌映射，对所述一维混沌映射进行扰动；根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列，得到四个第一混沌序列；将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合，得到若干个候选混沌序列包括如下步骤：所述随机选取两种一维混沌映射，对所述两种一维混沌映射进行扰动，得到第一混沌映射、扰动的第一混沌映射、第二混沌映射和扰动的第二混沌映射；所述对所述两种一维混沌映射进行扰动包括扰动混沌系统参数、扰动混沌系统变量、同时扰动混沌系统变量和混沌系统参数；将上述混沌映射生成的序列中的任意两种进行复合运算，得到候选混沌序列。