基于電力線載波的智能空氣開關(guān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸加密方法

深圳供電局有限公司 黃煒昭

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)智能開關(guān)的研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，早期國(guó)內(nèi)的智能開關(guān)采用無(wú)線射頻的方式來(lái)傳輸信號(hào)，其開關(guān)容易受到無(wú)線電波的干擾，穩(wěn)定性較差[1]。隨著對(duì)載波通信技術(shù)的不斷深入探索，將電力線載波技術(shù)與智能開關(guān)相結(jié)合，形成了智能空氣開關(guān)，由于其自身具有多主機(jī)的工作模式，可以實(shí)現(xiàn)多開關(guān)的相互控制，在一定程度上提高了工作效率，因此得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)提出了更高的要求，使傳統(tǒng)的RSA技術(shù)已不再適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展[2]。為此本文通過對(duì)RSA技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)與結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在電力線載波的基礎(chǔ)上對(duì)智能空氣開關(guān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用?，為日后遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸加密方法的不斷升級(jí)提供了一定的參考依據(jù)，對(duì)基于電力線載波的智能空氣開關(guān)發(fā)展具有重要意義。

1 智能空氣開關(guān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸加密方法

1.1 識(shí)別遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩{

數(shù)據(jù)傳輸具有一定的開放性和可擴(kuò)展性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息存在著安全問題，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸過程中可能存在著諸多威脅，需要我們進(jìn)行識(shí)別。如信息被非法用戶截獲，使數(shù)據(jù)信息在中途丟失，導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收端未得到傳輸信息，其次是接收端收到數(shù)據(jù)信息，但數(shù)據(jù)信息已被非法用戶看到，更有甚者將截獲的信息進(jìn)行修改，或偽造整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，使接收端接收到錯(cuò)誤信息[3]。由于通信協(xié)議在創(chuàng)建時(shí)未充分考慮限制訪問來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，因此存在一定的安全漏洞，如無(wú)法證實(shí)主機(jī)身份的情況下會(huì)有冒充主機(jī)的情況發(fā)生，導(dǎo)致通信協(xié)議受到窺探攻擊，訪問權(quán)限被內(nèi)部人員濫用使黑客從中獲取了有用信息，以及由于復(fù)雜的系統(tǒng)配置而出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況，危害數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)陌踩Ｔ趯?duì)數(shù)據(jù)傳輸過程的安全威脅識(shí)別中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，當(dāng)傳輸中受到攻擊時(shí)定位錯(cuò)誤信息并記錄異常事件，防止在數(shù)據(jù)傳輸過程中遭到非法修改與刪除。識(shí)別用戶和終端的身份信息，實(shí)現(xiàn)互相認(rèn)證，以保證數(shù)據(jù)傳輸操作被正確賦予，控制存儲(chǔ)數(shù)據(jù)[4]。利用數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束機(jī)制并將數(shù)據(jù)引入，根據(jù)傳輸過程中的具體情況，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，在數(shù)據(jù)中加入鑒別碼，發(fā)送至接收端。

可知1mol與足量H+作用時(shí),最多消耗4molH+。構(gòu)建好了定量關(guān)系,在分析具體問題或者書寫方程式時(shí),都會(huì)快人一步。

1.2 建立電力線載波通信監(jiān)控模塊

基于電力線載波通信，根據(jù)數(shù)據(jù)接收端與發(fā)送端要求，建立通信監(jiān)控模塊，展現(xiàn)通信端通信的真實(shí)連接情況，通信設(shè)備分布情況，以及設(shè)備運(yùn)行與連接狀態(tài)，通過不同角度對(duì)整體通信情況進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)了解數(shù)據(jù)接收端同網(wǎng)絡(luò)的連接情況與智能空氣開關(guān)所有監(jiān)測(cè)的運(yùn)行情況，并為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及服務(wù)器備注獨(dú)立的信息，在通信線路中以適宜性線路的方式添加至拓?fù)鋱D中，方便通信管理人員掌握各通信線路的狀態(tài)。本文模塊以防病毒體系為基礎(chǔ)，進(jìn)行載波通信的統(tǒng)一管理與監(jiān)控，分析各通信設(shè)備的病毒感染情況，查殺病毒[5]。主要監(jiān)控病毒感染機(jī)器數(shù)，以及每個(gè)機(jī)器感染的病毒數(shù)，進(jìn)行病毒感染的分析。本文將載波通信監(jiān)控模塊引入環(huán)境通信監(jiān)控系統(tǒng)，顯示網(wǎng)絡(luò)IP層邏輯拓?fù)鋱D，在發(fā)現(xiàn)拓?fù)浜髮?shí)時(shí)顯示圖像，并分成展示拓?fù)鋱D，將整個(gè)通信監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理作為并發(fā)處理分界點(diǎn)，上傳實(shí)時(shí)告警信號(hào)[6]。為避免接收端接收到大量重要性較小的無(wú)用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送端不會(huì)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)接收端處理主機(jī)相連接，而只是將有效數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)多層次的通信數(shù)據(jù)的管理監(jiān)控。

1.3 智能空氣開關(guān)數(shù)據(jù)加密與密鑰生成

本文基于電力線載波通信的特征，生成智能空氣開關(guān)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)拿荑€，利用RSA加密技術(shù)與混沌算法混合，對(duì)智能空氣開關(guān)進(jìn)行加密，載波通信終端接收密鑰生成端的合法信號(hào)，在沒有信道信息時(shí)首先需要進(jìn)行信道估計(jì)，具體公式為：

式中B、H分別為數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端的信號(hào)，根據(jù)上式計(jì)算，得到電力線載波的子載波信道響應(yīng)為：

式中G為原始數(shù)據(jù)流，Y為密鑰流，Gei為將Y進(jìn)行加密處理的數(shù)據(jù)流。通過電力線載波通信傳輸，由發(fā)送端傳輸加密數(shù)據(jù)，接收端在接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行解密，得到恢復(fù)數(shù)據(jù)。

式中n表示有效子載波數(shù)據(jù)的數(shù)量，βn為第n個(gè)子載波數(shù)據(jù)的相位，在電力線載波傳輸過程中，選擇具有代表性的信道相位，進(jìn)行量化處理，設(shè)置加密密鑰，為了保證接收端與發(fā)送端的密鑰與生成端相同，需要對(duì)生成的密鑰進(jìn)行糾錯(cuò)編碼處理，再將經(jīng)過處理得到的校驗(yàn)矩陣發(fā)送至生成端，在數(shù)據(jù)接收端進(jìn)行上式（1）和式（2）的計(jì)算，信道相位在根據(jù)實(shí)際信道響應(yīng)校改的基礎(chǔ)上還需進(jìn)行量化處理，根據(jù)校驗(yàn)矩陣，檢驗(yàn)相位值是否存在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，若存在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)則進(jìn)行數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，使接收端數(shù)據(jù)密鑰相同[7]。在密鑰設(shè)置完成后，通過混沌映射來(lái)生成密鑰流加密數(shù)據(jù)，其具體公式為：

式中δ為分差參數(shù)，xi為混沌初值x經(jīng)過i次迭代后的混沌值。在混沌狀態(tài)下初始值微小變化，其迭代的混沌值也存在一定差異，將混沌值進(jìn)行二進(jìn)制處理，得到平衡有序的混沌序列，具體公式為：

按照國(guó)際《濕地公約》和《中國(guó)濕地資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》的濕地分類系統(tǒng)劃分，安徽沿淮濕地主要包括河流、湖泊、水田、庫(kù)塘4個(gè)類型,前兩類屬天然濕地，后兩類屬人工濕地。另外，還有采煤沉陷區(qū)和行蓄洪區(qū)兩種特有的人工濕地類型。

本文使用的加密算法經(jīng)過三層加密，其迭代次數(shù)作為加密的一部分，若沒有密鑰就不能生成相應(yīng)的矩陣，因此密鑰值在出現(xiàn)細(xì)微的變化后也會(huì)得到不同的解密結(jié)果，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)解密，具體情況如圖1所示。

圖1（b）為原始圖像的加密結(jié)果，其密鑰為x=0.62146，n=1，圖（a）通過三次加密，極大破壞了圖像信息，并對(duì)非線性排列以及符號(hào)矩陣進(jìn)行了變換，得到圖（b），從而達(dá)到了圖像加密效果。圖（c）和圖（d）為不同密鑰值所產(chǎn)生的不同解密結(jié)果，證明在密鑰值錯(cuò)誤的情況下會(huì)產(chǎn)生不同解密結(jié)果，且不能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的解密，證明本文方法對(duì)圖像數(shù)據(jù)的加密具有安全性。

糖尿病對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害也表現(xiàn)在神經(jīng)遞質(zhì)上。在糖尿病動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校窠?jīng)遞質(zhì)特別是單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的結(jié)合和代謝是異常的。大腦中多巴胺受體數(shù)量顯著增加，而多巴胺的親和力降低，遞質(zhì)傳遞受到抑制，導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)活動(dòng)降低。而且在胰島素治療后，多巴胺受體數(shù)量盡管恢復(fù)正常，但多巴胺代謝仍不能完全恢復(fù)正常［9］。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)人的職業(yè)素養(yǎng)有三個(gè)來(lái)源：一是資格，如專業(yè)能力、行業(yè)知識(shí)、外語(yǔ)水平、計(jì)算機(jī)能力等，這些往往以學(xué)歷、職稱、資質(zhì)及各類證書來(lái)評(píng)判；年齡、性別、黨派和民族出身也是重要的考慮因素。二是經(jīng)驗(yàn)，如任職時(shí)間、任職的單位、所任職務(wù)、工作業(yè)績(jī)等。三是通用特質(zhì)(Generic Attributes)，如溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、學(xué)習(xí)能力……個(gè)性、價(jià)值觀、職業(yè)道德、思維模式等個(gè)人內(nèi)在的要素。通用特質(zhì)往往通過關(guān)鍵行為、關(guān)鍵事件表現(xiàn)出來(lái)。職業(yè)素養(yǎng)的這三個(gè)來(lái)源相互關(guān)聯(lián)，但多數(shù)人的短板在于通用特質(zhì)的欠缺。教師發(fā)展，同樣如此。

前文已對(duì)激光雷達(dá)的構(gòu)成及分類進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，下面將結(jié)合大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的一些關(guān)鍵參數(shù)所采用的探測(cè)方法進(jìn)行具體分析。

為驗(yàn)證本文方法的有效性，對(duì)智能空氣開關(guān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芄δ苓M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要包括對(duì)監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)的加解密功能和對(duì)信道編解碼功能的驗(yàn)證。

圖1 圖像數(shù)據(jù)加密解密情況

式中fi為量化得到的二進(jìn)制值，經(jīng)過上述過程完成數(shù)據(jù)流的處理，具體加密過程表達(dá)式為：

將輸入正確密鑰后解密的恢復(fù)圖像與原始數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行對(duì)比，具體情況如圖2所示。

圖2 原始圖像與恢復(fù)圖像對(duì)比

由圖2可知，正確解密后的恢復(fù)圖像與原始圖像在視覺上沒有明顯差異，為了更好地驗(yàn)證本文方法對(duì)加密圖像數(shù)據(jù)的恢復(fù)功能，計(jì)算恢復(fù)圖像與原始圖像的均方誤差，得到圖像數(shù)據(jù)的具體差異，具體公式如下：

式中x，y為圖像坐標(biāo)，MN為圖像尺寸，經(jīng)計(jì)算，正確解密的恢復(fù)圖像與原始圖像之間的均方誤差小于le-7，證明本文方法對(duì)圖像信息灰度的性能影響不大，恢復(fù)質(zhì)量較高。接下來(lái)對(duì)本文加密的信道編解碼功能進(jìn)行測(cè)試，通過串口調(diào)試軟件反復(fù)發(fā)送200組數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包64位，在不同時(shí)段通信條件下，將使用本文方法和未使用本文方法的解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比誤碼率和誤包率的情況，誤碼率為單位時(shí)間內(nèi)傳輸錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)量/單位時(shí)間傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)量，誤包率為（數(shù)據(jù)包發(fā)送總次數(shù)—接收回應(yīng)次數(shù)）/數(shù)據(jù)包發(fā)送總次數(shù)。經(jīng)過計(jì)算得到數(shù)據(jù)譯碼前后的錯(cuò)誤情況如表1所示。

表1 信道編碼數(shù)據(jù)譯碼前后錯(cuò)誤情況

由表1可知，在不同的時(shí)段下，電力線負(fù)載的信道環(huán)境不同使誤碼情況與誤包情況存在著一定的差異，在同一時(shí)段及相同的信道環(huán)境下，對(duì)比數(shù)據(jù)譯碼前后的誤碼率和誤包率，在使用本文方法后的數(shù)據(jù)誤碼率和誤包率明顯降低，說(shuō)明本文基于電力線載波通信對(duì)智能空氣開關(guān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的加密是可行的，對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸加密具有有效性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過識(shí)別遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩{，建立電力線載波通信監(jiān)控模塊，智能空氣開關(guān)數(shù)據(jù)加密與密鑰生成實(shí)現(xiàn)對(duì)智能開關(guān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用?，并取得了一定的研究成果。但同時(shí)，由于時(shí)間和條件的限制，本文研究還存在著諸多不足，有待于在日后的研究中進(jìn)行更深入的探討，如未對(duì)本文加解密的效率進(jìn)行驗(yàn)證，應(yīng)考慮在不同信道噪聲的環(huán)境下，引用多種糾錯(cuò)編碼混合的方式實(shí)現(xiàn)加密，對(duì)于RSA技術(shù)的結(jié)合方法還可以更進(jìn)一步研究，以提高對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用苄Ч?。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展與升級(jí)，持續(xù)實(shí)現(xiàn)電力載波通信遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸信息的安全。