[发明专利]一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法

权利要求书

1.一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

在主站和所有终端预置密钥池A，在主站单独设置密钥池B，所述密钥池A预存密钥，所述密钥池B用于预存或存放新增的密钥，所述密钥均为由量子随机数生成器生成量子随机数后转换的量子密钥；

进行密钥包分发：终端与主站进行沟通，共同从密钥池A中选出密钥a，主站从密钥池B中提取部分密钥组成密钥包，利用密钥a加密该密钥包发送至所有终端；

终端利用密钥a解密收到的密钥包，提取密钥包内的密钥用于对国网加密报文进行二次加密解密，其中密钥包内的密钥使用后进行标记；

当终端内密钥包的密钥全部被标记完后，重新从密钥池A中选择一个密钥a，并重新进行密钥包分发；

所述量子密钥由以下方式得到，包括：

量子随机数生成器中的光源发射光信号至半透半反射镜，第一光子探测器检测经半透半反射镜透射的光子，第二光子探测器检测经半透半反射镜反射的光子，记录接收到的光子的时序，将透射和反射中的一种现象记为1，另一种记为0，得到量子随机数，经过转换处理后生成量子密钥；所述经过转换处理后生成量子密钥，包括：每次截取k位数字保存为一个量子随机数，其中k为需要的量子密钥的位数，每生成k个量子随机数保存为一批次，将相邻两批次的k个量子随机数分别转化为2个k*k的矩阵，再将矩阵以k*k像素的灰度图表示，其中一个批次中数字0和1分别表示为x灰度和 y灰度之一，另一个批次中数字0和1分别表示为y灰度和0灰度之一，其中0x100y128，将两幅图叠加，得到的新灰度图中像素灰度包括x、y、x+y和y+y，将灰度值阈值以下的像素提取为0，其余提取为1，转换后得到一个k*k的新矩阵，将原有的两个矩阵以及新矩阵的每列和每行均作为k位的量子密钥。

2.根据权利要求1所述的一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，预置密钥池A的同时，将密钥池A中所有密钥进行编号；所述共同从密钥池A中选出密钥a，包括：主站利用密钥池A中的任意密钥对一明文信息进行加密后发送至n个终端，终端收到后利用密钥池A中的密钥进行解密，直至解密成功，记录解密次数，n个终端将解密次数以及解密得到的明文信息发回主站，主站验证明文信息无误后，计算n个终端发来的解密次数的平均值，取平均值的整数作为密钥编号，发送至所有终端，该密钥编号对应的密钥即为密钥a。

3.根据权利要求1所述的一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，其中密钥池B的密钥以新灰度图的形式保存在主站中，密钥包分发时，将每张新灰度图作为一个密钥包加密后发送至终端，并单独发送加密后的阈值，由终端对新灰度图进行转换，得到量子密钥。

4.根据权利要求1所述的一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，所述的x取值为50，y取值为127，其中一个批次中数字0表示为50灰度，数字1表示为127灰度，另一个批次中数字0表示为0灰度，数字1表示为127灰度，得到的新灰度图中像素灰度包括50、127、177和254，将灰度值152以下的像素提取为0，其余提取为1。

5.根据权利要求1所述的一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，每次进行密钥包分发时，主站对密钥包中的密钥进行编号；终端利用密钥包内的密钥进行加密时，同时标明所使用的密钥编号，接收的终端根据编号进行解密后，向所有终端广播该编号，所有终端对拥有该编号的密钥进行标记，标记后的密钥只用于解密，不用于加密。

6.根据权利要求5所述的一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，当一个密钥包内的密钥全部被标记，且不存在利用该密钥包内密钥加密后未解密的信息时，所有终端删除该密钥包。

7.根据权利要求1所述的一种基于量子加固的配电自动化信息加密方法，其特征在于，所述对国网加密报文进行二次加密解密，所使用的加密算法为SM4分组密码算法。