面向?qū)ο蟮挠秒娦畔⑾到y(tǒng)安全通信協(xié)議設(shè)計研究

王藝棟，曹亮，肖守文

（1.南京理工大學(xué)，南京210000；2.海軍駐洛陽地區(qū)軍事代表室，河南 洛陽471000；3.鄭州飛機裝備有限責(zé)任公司，鄭州450000）

1 引言

根據(jù)對目前用電信息系統(tǒng)多種業(yè)務(wù)處理能力以及需求可知，針對性地制定一種面向?qū)ο蟮挠秒娦畔⑾到y(tǒng)安全通信協(xié)議是非常必要的。通常情況下，正確使用OSCP 協(xié)議中涉及的傳輸層以及加密層相融合的機制保密政策，能高效提升用電系統(tǒng)的防護安全性，進而將部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照安全等級進行分類，具有差異性的數(shù)據(jù)應(yīng)該使用不同對應(yīng)的安全配置工具，最終實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有機處理，并且采取博弈論基礎(chǔ)下的安全證明方式能夠有效保證此項協(xié)議的精確性與安全性，而且還能有效補救傳統(tǒng)安全通信協(xié)議中的不足之處，此種協(xié)議方式能有效提升加解密處理效率與質(zhì)量，使安全加密方式配置可以保證其靈活使用效果，所以說，OSCP 協(xié)議更能針對性地滿足當(dāng)前用電信息系統(tǒng)中業(yè)務(wù)實際應(yīng)用需求。

2 用電系統(tǒng)實際通信協(xié)議需求

用電系統(tǒng)并不是一種單一形式的系統(tǒng)，其主要包括主站、終端和智能電表三項設(shè)備與系統(tǒng)，一般情況下，主站與采集終端之間是執(zhí)行Q/GDW 1376.1—2013 通信協(xié)議的，但是終端與電表之間是執(zhí)行DL/T 645—2007 通信協(xié)議的。所以說，用電信息系統(tǒng)主站與終端之間、用電終端與電表之間所執(zhí)行的通信協(xié)議所顯示出來的數(shù)據(jù)標(biāo)識與數(shù)據(jù)發(fā)展格式之間都存在著非常明顯的差異，用電信息在傳輸過程中，還應(yīng)該對應(yīng)地進行協(xié)議轉(zhuǎn)換[1]。由于終端設(shè)備實際發(fā)揮作用的通信協(xié)議版本可能具有差異性，并且兩者之間形成組合的情況也比較多樣，因此，在數(shù)據(jù)傳輸過程中可能會出現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換不合理、通信效果降低等現(xiàn)象，并且在此系統(tǒng)中的大部分信息交互協(xié)議是面向業(yè)務(wù)模式的協(xié)議，要想保證數(shù)據(jù)項目的準(zhǔn)確性，首先應(yīng)該考慮實際業(yè)務(wù)的需求，如果缺乏準(zhǔn)確的定義作為支持，將無法參與使用。為了進一步地促進新業(yè)務(wù)的發(fā)展與延伸，面向業(yè)務(wù)型數(shù)據(jù)交換協(xié)議就應(yīng)該不斷強化新數(shù)據(jù)項目的基本模式，但是這樣也會對應(yīng)地加大相關(guān)編程工作人員與運營維護人員的工作壓力，最終降低系統(tǒng)經(jīng)營與維護效果。因此，在用電信息系統(tǒng)多元化發(fā)展的背景下，對應(yīng)的通信協(xié)議也進一步地向具有統(tǒng)一性的利用面向?qū)ο蟮哪Ｐ团c實際采集任務(wù)的發(fā)展方向邁進，進而強化所用用電信息系統(tǒng)的實用性、靈敏性、科學(xué)性。此外，要想重點突出現(xiàn)有系統(tǒng)業(yè)務(wù)類型豐富、業(yè)務(wù)范圍廣泛、安全高等特性，應(yīng)該在現(xiàn)有協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種面向?qū)ο蟮挠秒娦畔⑾到y(tǒng)安全通信協(xié)議。

3 面向?qū)ο蟮陌踩ㄐ艆f(xié)議設(shè)計

為進一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，?yīng)該要求用電信息系統(tǒng)使用傳輸層與應(yīng)用層兩層相融合的加密型系統(tǒng)，有效保證系統(tǒng)的安全運行，同時按照安全等級進行分類，不同類別的數(shù)據(jù)使用不同的安全性配置系統(tǒng)[2]。面向?qū)ο蟮陌踩珔f(xié)議信息交互詳細過程如下：第一，在安全芯片與安全隔離網(wǎng)絡(luò)模塊之間形成與傳輸層相關(guān)的加密連接，完成終端設(shè)備的連接以及傳輸數(shù)據(jù)的保密性傳輸；第二，在安全芯片與傳輸系統(tǒng)密碼設(shè)置之前形成應(yīng)用層保密性連接，對應(yīng)地做好核心指令的權(quán)限控制以及加密處理工作；第三，安全芯片也是隨著數(shù)據(jù)標(biāo)識的基本變化進行等級分類的，數(shù)據(jù)被分為無安全要求的數(shù)據(jù)類型與低安全要求的數(shù)據(jù)類型，中性安全要求數(shù)據(jù)與高性安全數(shù)據(jù)要求，都可以按照分配后的數(shù)據(jù)安全模式或者數(shù)據(jù)傳輸方式進行調(diào)整[3]；第四，尚未明確安全性的數(shù)據(jù)可以不采取數(shù)據(jù)安全加密方式，數(shù)據(jù)可以通過明文的方式實現(xiàn)傳輸，并且數(shù)據(jù)在進行交互之前也無須配置相關(guān)密合性安全接口，直接有安全芯片將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息采取明文傳輸?shù)姆绞竭M行傳輸，最終傳送到安全隔離網(wǎng)關(guān)區(qū)域，安全隔離網(wǎng)關(guān)在收到驗證數(shù)據(jù)信息安全的編碼之后，可以傳輸?shù)角捌跀?shù)據(jù)加密機器上，接著再由其作為介質(zhì)傳送到服務(wù)器上，最終由服務(wù)器操作與管理數(shù)據(jù)信息執(zhí)行工作；第五，安全性居中或者較高的數(shù)據(jù)安全運營模式就必須要求其進行加密處理，但是在傳輸過程中可以不用到計算MAC 驗證碼，并且通常情況下數(shù)據(jù)通過密文的方式傳輸，對應(yīng)在數(shù)據(jù)完成交互之前還應(yīng)該對應(yīng)地加配安全系統(tǒng)密碼，密文就是由安全芯片使用應(yīng)用層數(shù)據(jù)加密過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)明文信息，接著將其通過傳輸層加密之后，利用傳輸層數(shù)據(jù)編碼方式傳送到安全隔離網(wǎng)關(guān)接口，安全隔離網(wǎng)絡(luò)接口一旦收到傳輸信息之后必須對應(yīng)地進行加解密處理，將數(shù)據(jù)按照規(guī)定的模式傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)前期加密機器上，也在傳輸過程中將其傳送到業(yè)務(wù)服務(wù)器上，最終完成數(shù)據(jù)信息執(zhí)行性操作與管理[4]。

4 對通信效率進行全面分析

現(xiàn)階段，在傳統(tǒng)用電信息系統(tǒng)安全協(xié)議影響下進行的交互過程涉及芯片信息讀取、初始化會話方式、進行會話協(xié)商、對關(guān)鍵性數(shù)據(jù)信息進行加密等全方位交互過程[5]，并且OSCP協(xié)議中也會執(zhí)行芯片信息讀取、應(yīng)用鏈接建立、關(guān)鍵性數(shù)據(jù)信息加密等流程，這樣一來，使用OSCP 協(xié)議的效率可以比傳統(tǒng)用電信息系統(tǒng)安全協(xié)議效率更高。經(jīng)過實踐證實，對OSCP 協(xié)議與HSMA 協(xié)議最終通信效率進行比較可以明確如下信息，OSCP 協(xié)議可以圍繞下面各個方面進行完善，首先，強化加密系統(tǒng)處理效率與質(zhì)量，保證OSCP 協(xié)議在加密相同長度的數(shù)據(jù)信息所用的時間長于HSMA 協(xié)議。其次，在安全等級相等的前提下，強化身份信息認證流程，最好將之前進行的數(shù)量為2 次的交互優(yōu)化工作改為1 次，這樣一來，整體通信效率最少能提升50%以上。最后，根據(jù)對面向?qū)ο笫褂脜f(xié)議靈活度進行分析可知，OSCP 協(xié)議能夠根據(jù)管理與安全的靈活性確認安全級別與身份認真限制要求，最終保持便利使用性。

5 結(jié)語

總之，根據(jù)對目前使用的用電信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)模式做出的用電系統(tǒng)設(shè)計需求分析可知，使用這種針對性面向?qū)ο蟮挠秒娤到y(tǒng)安全通信協(xié)議非常必要，使用該協(xié)議傳輸層與應(yīng)用層融合的加密方式可以有效實現(xiàn)用電系統(tǒng)的安全防護目的，并且按照安全等級對業(yè)務(wù)進行分類。使用安全加密方式，不僅能提升安全協(xié)議使用的安全性，還能有效提升整體業(yè)務(wù)的處理能力。對應(yīng)的再使用博弈論的證明手段明確OSCP 協(xié)議的安全性與精確性，再將其與HSMA 協(xié)議進行對比，可以得知OSCP 協(xié)議在進行數(shù)據(jù)加密處理時，安全性更高、通信性能更強，對于用電信息系統(tǒng)的實際業(yè)務(wù)應(yīng)用來說更具有實用性價值與發(fā)展意義。