电力通信网络可信安全接入机制研究与设计.pdf
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1、SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 9期2023 年Vol.44,No.9作者简介:张辉(1983),男,山西临猗人,硕士研究生,讲师,研究方向:信号与信息处理。电力通信网络可信安全接入机制研究与设计张辉(山西师范大学临汾学院自然科学系,山西临汾 041000)摘要:为解决电力通信网络无线接入技术中的安全性问题,本文系统分析研究了电力通信网络中无线接入关键技术的类型、体系结构以及面临的安全性问题,并且确定了解决上述技术安全性问题的具体研究目标。本文中采用了身份验证、权限识别、数据加密、抗干扰、冲突处理以及算法的优化等技术措施,从而进一步提高了网络系统安全性、稳定性、可信度。最后,本
2、文还提供了无线安全接入等关键技术的实际使用案例,以及安全措施与实现的部署模型。本研究成果也对电力通信网络中无线接入等关键技术安全性问题的处理给出了一个参照方法。关键词:电力通信;无线接入;安全措施;典型部署中图分类号:TN915 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2023.09.014本文著录格式:张辉.电力通信网络可信安全接入机制研究与设计J.软件,2023,44(09):059-063Research and Design of Reliable and Secure Access Mechanism in Power Communication N
3、etworkZHANG Hui(Linfen College of Shanxi Normal University Department of Natural Sciences,Linfen Shanxi 041000)【Abstract】:In order to solve the security problems in the wireless access technology of power communication network,this paper systematically analyzes and studies the types,architecture and
4、 security problems faced by the key technologies of wireless access in power communication network,and determines the specific research objectives to solve the above technical security problems.This paper adopts such technical measures as identity verification,authority identification,data encryptio
5、n,anti-interference,conflict handling,and algorithm optimization to further improve the security,stability,and credibility of the network system.Finally,this paper also provides practical use cases of key technologies such as wireless secure access,as well as deployment models of security measures a
6、nd implementation.The research results also provide a reference method for dealing with the security problems of key technologies such as wireless access in power communication networks.【Key words】:electric power communication;wireless access;safety measures;typical deployment设计研究与应用0 引言 随着智能电网的迅速发展
7、,特别是在智能电网建设中,电力通信网络中的无线接入技术得到了广泛的应用,但随着无线接入技术的广泛使用,也将面临着各种安全威胁和安全隐患。电力通信网络中无线接入技术的安全问题成为当前电力通信网络建设过程中迫切需要解决的问题,对于电力通信网络的安全性要求越来越高1。如何设计一种适用于电力通信网络的安全接入机制,保证用户能够便捷、快速、可靠地使用无线接入技术,并且满足电网运行部门对电力通信网络安全性的要求,成为了当前电力通信网络研究与建设过程中需要解决的重要问题。在此背景下,本文结合当前电力通信网络无线接入技术的安全威胁,分析了现有的电力通信网络中无线接入技术的体系结构、应用特点及面临的安全问题,在
8、此基础上提出了一种新型的安全接入机制,并且通过搭建实验环境,对新型安全接入机制进行了测试验证,为电力通信网络无线接入技术的安全问题解决提供了一种可行方案。本文所设计的电力通信网络无线接入技术采用的是基于密码学加密技术、基于认证身份、基于访问控制管理的三层架构和动态授权、数据加密、干扰抑制、冲突处理等安全措施,为电力通信网络无线接入技术提供了一种新型的安全保障机制。60软 件第 44 卷 第 9 期SOFTWARE1 背景介绍1.1 电力通信无线接入技术无线接入技术的种类很多,包括蜂窝移动通信技术(如 GSM、CDMA、EDGE)和短距离无线通信技术(如Wi-Fi、NFC 等)以及基于数字卫星传
9、输技术的宽带无线接入系统,这些接入技术都能提供高速数据传输,在电力系统中都有很大的应用前景。在通信领域中,当前的热点和主要竞争对手是 3G(第三代移动通信)和 4G(第四代移动通信)。在无线通信领域,由于宽带技术的成熟和网络的普及,目前已经可以实现数据业务与话音业务的同时传输2。为了能够充分利用各种无线资源,提供语音、数据、多媒体等多种业务,正在开展许多新技术的研究。在移动用户接口领域,目前最普遍的高新技术是GMS信息技术、3G 信息技术(包括码分多址、宽带码分多址时分多址、全球微波互联网接入方法等)。多媒体监控领域所使用的关键技术,包含了音频连接技术、视频接人方法等。1.1.1 无线接入系统
10、整体结构无线接入系统是在电力通信网的基础上建立起来的一种无线宽带接入的系统,它具有快速部署、成本低廉、易于管理和维护等优点。该系统主要由无线接入控制器、基站(Base Station)、固定用户结点(State-Users)和活动终端(Activity-User)四部分组成3,不仅能够为用户提供语音通信,而且还能提供数据、视频、图像等多媒体业务。无线接入控制器是系统的核心部件,它是通过网络与用户之间的接口,实现用户接入身份认证、信道侦听和路径选择等功能,同时将采集到的信息传送到系统中去。无线接入系统的基本网络结构如图 1 所示。管理Q3接口接入网用户网络接口UNI接入网系统管理功能用户终端加密
11、通道基站交换中心数据库交换网核心网业务节点接口SNI核心网络用户功能核心功能传送功能核心功能业务功能图 1 无线接入系统整体网络结构Fig.1 Overall network structure of wireless access system其中,无线接入控制器负责与固定用户结点及活动终端通信,负责采集活动终端的位置信息;基站作为系统的核心,对无线接入控制器进行管理和控制,主要包括上行链路控制、下行链路控制和交换网络控制等;固定用户结点与基站之间通过信道进行数据传输,与活动终端之间则通过固定用户结点上的交换网络进行数据传输;活动终端通过无线接入控制器的接口,对数据进行接收和处理,并向基站发
12、送相关信息4。1.1.2 无线接入技术分类和主要性能指标无线接入网络系统通常根据传输长度分为无线长一段距离接入和无线短一段距离接入。而无线短一段距离接入技术也应用于局域网、以太网等节点较小的中低速接入网络系统,以及对电网厂站信息的无线获取和管理5。长距离的无线连接,一般面向较多用户、接到数量大的移动设备最终用户上,如智慧购电、移动办公室等。短一段距离的无线连接,一般针对较小的局域网、以太网、无线终端等,如 WiMax、ZigBee 等6。对于无线接入网络的性能指标,目前公认的标准有两个,一个是 IEEE802.11n 标准,它规定了 IEEE802.11 标准中的物理层(PHY)、媒体访问控制
13、层(MAC)和链路层(Layer)三个子层以及它们之间的相互关系;另一个是 IEEE802.11g 标准,它规定了物理层、媒体访问控制层和链路层三个子层之间的相互关系。1.2 无线接入技术的特点和安全问题无线接入技术具有以下几个主要特点:(1)无线性:无线接入技术通过无线信号传输数据,克服了有线接入技术的限制,提供了更大的灵活性和便利性。用户可以在无线网络覆盖范围内自由移动,无须受到固定位置的限制。(2)移动性:无线接入技术支持移动设备的连接,允许用户在不同地点之间切换网络。这使得人们可以在移动状态下进行通信、访问互联网和获取信息7。(3)高度普及性:无线接入技术的普及程度很高,广泛应用于家庭
14、、办公室、公共场所和城市等各个领域。用户可以使用手机、笔记本电脑、平板电脑等设备连接无线网络,享受高速的数据传输和便捷的信息交流。(4)弹性扩展性:无线接入技术具有较强的扩展性,可以根据需求扩展网络覆盖范围和用户容量。通过增加无线基站和信道资源,可以满足不断增长的用户需求和应用需求。虽然无线接入技术为人们提供了便利和灵活性,但也存在一些安全问题需要关注:(1)数据泄露:无线网络的信号可以穿透墙壁和障碍物,容易被窃听和截取。未加密的无线连接可能导致敏感数据泄露的风险,因此,必须采取适当的加密措施来保护数据的安全性。(2)未经授权的访问:无线网络是公开的,未经授权的用户可能通过破解密码或伪装身份来
15、进行非法访问。这可能导致未经授权的用户获得网络资源和服务,61张辉:电力通信网络可信安全接入机制研究与设计或者干扰正常的网络通信8。(3)位置跟踪:无线接入技术通常基于设备的位置信息进行连接和服务,这可能使用户的位置信息容易被跟踪。如果用户的位置信息被滥用或不当使用,可能导致隐私泄露和安全问题。(4)网络信号干扰:由于无线网络使用的是共享的无线信道,随着无线设备的增加,网络信号可能会受到干扰和拥塞。这可能导致网络连接质量下降,影响用户的网络体验和通信质量。为了解决这些安全问题,无线接入技术需要采取相应的安全措施,如加密算法、身份验证、访问控制、防火墙和安全协议等。此外,用户也应加强个人信息的保
16、护意识,避免在不安全的无线网络环境中进行敏感操作和数据传输。1.3 研究目标(1)安全性,可靠性指标。在无线连接技术中,最重要的问题就是终端连接的安全性和可信性,它包括了终端用户的身份和权限识别、数据的加密传输以及协议的安全性。(2)对系统的可靠性和稳定性提出要求。无线网络的连通性具有高度的不确定性和极易受外部信号干扰等特点,对连通性的精确性提出了更大的挑战。当无线终端具有良好的连通性时,衡量无线网络连通性优劣的标准就在于如何提高系统的可信性和如何保障信息的安全。(3)实现多协议兼容性的目的。无线连接技术的安全问题的产生,与终端的种类繁多以及连接协议的不统一等有关。若能实现多设备多协议的融合,
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