[发明专利]用电信息采集系统通信报文加解密模型

说明书

 

技术领域

本发明设计一种电力系统用电信息采集通信报文加解密模型，属于电力系统数据采集报文安全技术领域。

背景技术

通信报文电力用户用电信息采集系统的一个重要组成部分，可以是召测命令、下发命令甚至控制命令，报文可与下行系统通信，会最终反应到终端或电表设备上。因此报文的安全性存储和转换对数据采集有着十分重要的地位。

目前，部分类似报文处理模型仅提供了简单的存储功能，功能单一，其并不具备报文的安全性管理。未加密的报文可以导致报文内容泄露，且存储数据库占用空间太大、查询和分析速度较慢，不适应对电力用户用电信信息采集系统对报文转换过程高效、可靠、安全等方面的要求。

为满足电力用户用电信息采集系统对通信报文的分析和存储的业务需求，报文加解密应具备相当的可用性、可靠性和灵活性。不仅需要提供常规的数据运算功能（加减乘除、括号等），还需要满足更高级的存储和转换需求，报文加解密还具备字符串解压缩、实体正反序列化等处理能力。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提高电力用户用电信息采集系统通信报文的安全性，减少由于明文存储、明文转换和违规使用等人为因素导致的报文安全隐患等情况。

为解决上述技术问题，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

一种用电信息采集系统通信报文加解密模型，以报文状态转换为线路，以加解密技术为依托，对通信报文的安全性进行保障。其特征在于：包括以下各功能模块：

报文模型：以电力用户用电信息采集系统采集主站的数据项模型为依据，以实体对象或JSON串为格式表现的一种数据对象模型。数据项模型即是按照业务规则定义的各种实体类。报文有两种表现形式，一种即是以实体对象的方式，一种即是以JSON字符串的形式展示。

报文加解密模型：以报文模型为基础，抽象出报文的外部关系，建立报文加解密模型，模型是以下报文加解密算法建立的依据，是算法所涉及的计算对象的关联关系；报文加解密模型定义了加密的过程，即包括，将实体对象形式的报文转化为JSON字符串形式的报文，再将JSON字符串压缩为密文，最后将密文截断分别存储于数据库表的列中；报文加解密模型也定义了解密的过程，即包括，将存储于数据库表的列中的分段密文读取出合并，再将合并后的密文通过解压缩得到JSON字符串形式的明文，最后将明文通过反序列化实体对象形式的报文。

报文加解密模型中进行报文加密的步骤为：

步骤1，将报文实体序列化为JSON字符串，实体中包含字段、属性、实体编号和构造器，序列化是将实体的各属性的值序列化为字符串的形式保存；JSON字符串以{“实体编号”:[“[属性名]”:[属性值],“[属性名]”:[属性值] ,…]}的形式存在；

步骤2中，JSON字符串压缩为密文，采用GZIP算法，仅使用已绑定的中间存储量来产生或使用数据；

步骤3，对密文进行字符串拆分，将密文按照一定的顺序分拆开来，并将拆分后的密文存于数据库表中。

报文加解密模型中进行报文解密的步骤为：

首先，将存储于数据库表中的密文读取出来然后合并；

其次，将合并后得到的密文，通过GZIP解压缩算法解压，得到明文形式的报文；

最后，将报文通过JSON的反序列化过程得到实体对象形式的报文。

具体步骤为：

加密：首先，将实体对象表现形式的报文转化为JSON串格式的报文。JSON字符串格式为：{“实体编号”:[“[属性名]”:[属性值],“[属性名]”:[属性值]…]}；其次，将JSON字符串压缩为密文，这里采用公开的GZIP算法，仅使用已绑定的中间存储量来产生或使用数据；之后，将压缩后的密文按照4000个字符为一个单位的方式截断，将截断后的密文依次存储于数据库表的10个列中。

解密：首先，将存储于数据库表的10个列中的密文读取出来然后合并；其次，将合并后得到的密文，通过上述加密过程中的解压缩算法解压，以得到明文形式的报文，这里的报文已经可以直接阅读或者用于通讯；最后，部分业务也许还需要通过实体对象的方式分析报文，则可以将报文通过JSON的反序列化过程得到实体对象形式的报文。

所述报文模型以电力用户用电信息采集系统主站数据项模型为基础，运用实体、字符串转换可逆规则，采用实体序列化和JSON反序列化技术进行报文的状态转换。报文拥有实体对象、JSON字符串、加密字符串等多种存在状态。

报文模型，包括了报文的代码实体格式和报文存储格式；