基于SM2加密算法的10kV分界开关安全通信的设计与实现

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10kV分界开关监控系统中,开关控制器采用GPRS/Internet方式与SCADA系统通信。针对GPRS/Internet网路上存在的通信安全隐患,本文提出了运用国密SM2椭圆曲线公钥密码算法来保证开关控制器RTU与SCADA系统间的通信安全。鉴于开关控制器的数据处理能力和存储能力有限的事实,引入了交叉编译环境,首先设计了SM2加密算法所需要的底层基础运算,使其满足嵌入式系统运算能力低的要求,并在ARM开发板上完成测试。之后研究与分析了SM2加密算法的原理,在ARM开发板上实现了SM2加密算法并完成测试。最后根据SM2加密算法,设计了10kV分界开关监控系统安全通信方案。  具体工作如下:  (1)在ARM架构的LPC1788开发板上设计与实现了有限域上的模加、模减、模乘、模幂和模逆运算,在这些基础运算测试通过之后,将其封装成库函数的形式供上层运算的调用。  (2)分析与设计了椭圆曲线上点的运算原理,根据各坐标系下点运算效率的对比,分别选择在效率最高的坐标系下设计点加、倍点和标量乘运算,在ARM架构的LPC1788开发板上测试了标量乘算法,测试通过之后将其封装成库函数的形式供SM2算法调用。  (3)在LPC1788开发板上实现了SM2加密算法中的数字签名、密钥协商和加密传输三大部分并完成测试。  (4)根据SM2加密算法,设计了RTU与SCADA监控系统间的安全通信方案。
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