[发明专利]一种加密控制器应用程序开发框架及方法

摘要

本发明公开了一种加密控制器应用程序开发框架及方法。该开发框架包括：基础类库层，处在硬件和操作系统之上，用于提供不同加密控制器应用共享的基础函数和与硬件固件相关的底层函数；功能组件层，处在基础类库层之上，调用基础类库层的函数来编写组件的功能代码，用于给出构成加密控制器的功能组件；运行管理层，处在功能组件层和用户应用之间，按照特定控制流组织功能组件整体运行，实现参数管理和用户界面服务，从而向上支持用户所需的加密控制器应用。本发明能够显著降低开发加密控制器应用程序的代码量和复杂度，提高开发效率和程序质量；通过分层设计和底层屏蔽使得该开发框架及方法可广泛适用于不同加密控制器方案和不同工业控制系统配置。

主权项

1.一种加密控制器应用程序开发框架，其特征在于：该开发框架包括三个层次，基础类库层、功能组件层和运行管理层；/n所述基础类库层处在硬件和操作系统之上，包括实时密码学库、同态运算指令库、量化恢复机制库、控制网络协议库和工业控制信号转换库；所述实时密码学库用于在广泛要求实时性的加密控制器应用程序中生成密钥、加密数据和解密数据；所述同态运算指令库用于提供与同态加密算法的同态性质相对应的同态运算指令以支持在加密数据上计算控制律；所述量化恢复机制库用于给出完成原文与明文相互转换的三种典型的量化恢复机制的实现，包括定增益机制、变增益机制和变规则机制；所述控制网络协议库用于承担不同控制系统厂商的多种控制网络协议的程序实现；所述工业控制信号转换库用于负责不同工业部门、不同被控过程的特有信号与上层组件可用的标准信号之间的相互转换；/n所述功能组件层处在基础类库层之上，调用基础类库层的函数来编写组件的功能代码，包括五个组件：加密控制律计算组件、加密器/解密器组件、控制网络接口组件、被控过程接口组件和参数文件组件；所述加密控制律计算组件由三个子模块组成，即加密前明文计算、控制器密文计算和解密后明文计算，三个子模块相互配合共同实现各种加密控制律计算业务；所述加密器/解密器组件用于对控制器输入加密、对控制器输出解密、量化原文为明文和恢复明文为原文；所述控制网络接口组件包括现场单元侧接口和控制器侧接口，用于提供在现场单元和控制器之间传输数据所需的控制网络通信服务；所述被控过程接口组件包括物理过程接口和虚拟过程接口，用于将不同被控过程接入到使用加密控制器的闭环控制回路；所述参数文件组件用于存储从应用程序的算法实现中剥离出来的控制器参数、加解密参数，并向上给出参数管理服务的数据基础；/n所述运行管理层处在功能组件层和用户应用之间，提供运行组织、参数管理和用户界面，向下按照特定控制流组织功能组件整体运行，向上支持用户所需的加密控制器应用；所述运行组织是指按照特定的控制流组织下层功能组件作为一个整体共同运行以实现加密控制器的整体功能集成，针对加密控制器应用程序是由多个软件实体组合而成的特点，设计控制流时序编码机制来将位于不同硬件设备和软件实体的功能组件按照控制流组织起来整体运行，并采用基于同步的运行时切换方法来提供关键执行分支和重要组件特性的在线切换；所述参数管理包括两个方面，其一是编程时的参数生成，即从原始的工程参数生成加密控制器应用程序所用的控制器参数、加解密参数，其二是运行时的参数设置，即在加密控制器应用程序运行时提供在线设置控制器参数、加解密参数的服务；所述用户界面是用户和加密控制器应用程序之间的交互窗口，用于提供用户对应用程序内数据的监视、记录和分析，并支持用户根据个性化需求来自定义界面。/n