[发明专利]智能电网中的轻量级主动式跨层认证方法

说明书

本公开涉及一种智能电网中的轻量级主动式跨层认证方法，其特征在于，该轻量级主动式跨层认证方法是多级网络中的任意相邻级次网络对应的智能网关之间进行相互认证的认证方法，多级网络中的任意相邻级次网络包括上级网络和下级网络，下级网络对应的智能网关为第一智能网关，上级网络对应的智能网关为第二智能网关，认证方法包括上层认证和物理层认证。在这种情况下，能够同时实现上层的身份认证和物理层的消息认证，能够减小计算复杂度和通信开销且使第一智能网关和第二智能网关之间进行相互认证。

技术领域

本公开具体涉及一种智能电网中的轻量级主动式跨层认证方法。

背景技术

智能电网系统是一种集成网络，通过双向通信使终端用户参与进电力传输与分配中，具有非常好的便捷性和灵活性，可以极大的提高电力传输的效率。在智能电网系统中，系统安全是一个无法回避的问题，节点的安全和传输信息的安全都需要得到保障。

在智能电网系统中需要对每个实体的身份进行认证，以此来保证智能电网系统的安全性，因为不是所有实体都是可信的。如果智能电网系统没有严格的访问认证，非法端可能会恶意收集终端用户数据或恶意损耗电力资源。验证对应的发送端的真实性是一项基本的要求。传统方案的认证技术是基于加密机制并在上层进行身份认证。

然而，传统方案的认证技术存在一些问题，其具有较高的通信开销和较高的计算复杂度。

发明内容

本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种在智能电网系统中减小计算复杂度和通信开销的智能电网中的轻量级主动式跨层认证方法。

为此，本公开提供了一种智能电网中的轻量级主动式跨层认证方法，其特征在于，该轻量级主动式跨层认证方法是多级网络中的任意相邻级次网络对应的智能网关之间进行相互认证的认证方法，多级网络中的任意相邻级次网络包括上级网络和下级网络，所述下级网络对应的智能网关为第一智能网关，所述上级网络对应的智能网关为第二智能网关，所述认证方法包括上层认证和物理层认证，所述上层认证包括：所述第一智能网关基于所述第二智能网关的公钥和第一认证信息向所述第二智能网关发送第一加密信号；所述第二智能网关接收所述第一加密信号并基于所述第二智能网关的私钥获得所述第一认证信息，并基于所述第一智能网关的公钥、所述第一认证信息和第二认证信息获得第二加密信号并发送给所述第一智能网关，且所述第二智能网关基于所述第一认证信息和所述第二认证信息获得共享密钥；所述第一智能网关接收所述第二加密信号，若所述第一智能网关基于所述第二加密信号和所述第一智能网关的私钥获得所述第一认证信息，则所述第一智能网关对所述第二智能网关认证通过，且所述第一智能网关基于所述第二加密信号获得所述第二认证信息；并且所述物理层认证包括：所述第一智能网关基于所述第一认证信息和所述第二认证信息获得所述共享密钥，基于所述共享密钥和第一目标信号获得第一加密目标信号，进而基于所述共享密钥、所述第一加密目标信号和哈希函数获得第一认证标签，所述第一智能网关基于所述第一认证标签和所述第一加密目标信号获得第一叠加信号，进而获得第一目标信息信号并向所述第二智能网关发送，所述第二智能网关接收所述第一目标信息信号，基于所述第一目标信息信号获得第一残差信号，并基于所述第一残差信号进行第一阈值测试，若所述第一阈值测试通过，则所述第二智能网关对所述第一智能网关认证通过；并且所述第二智能网关基于第二目标信号和所述共享密钥获得第二加密目标信号，基于所述共享密钥、所述第二加密目标信号和所述哈希函数获得第二认证标签，所述第二智能网关基于所述第二认证标签和所述第二加密目标信号获得第二叠加信号，进而获得第二目标信息信号并向所述第一智能网关发送，所述第一智能网关接收所述第二目标信息信号，基于所述第二目标信息信号获得第二残差信号，并基于所述第二残差信号进行第二阈值测试，若所述第二阈值测试通过，则所述第一智能网关对所述第二智能网关认证通过，其中，所述上层认证是基于所述第一智能网关和所述第二智能网关的上层网络实现的，所述物理层认证是基于所述第一智能网关和所述第二智能网关的物理层实现的。