[发明专利]基于IEC62351的GOOSE报文的安全交互方法

摘要

本发明的目的在于提供一种基于IEC62351的GOOSE报文的安全交互方法，包括如下步骤：服务端准备一套带有私钥的数字证书，同时将证书分发给GOOSE报文的客户端，由客户端将证书与服务端的网卡MAC地址进行关联，接着对报文的签名和验证。本发明方法基于IEC62351标准，对GOOSE报文CRC计算、报文摘要计算以及对摘要进行签名的安全处理，目的在于解决IEC61850标准的变电站自动化系统在基于IEC62351标准的安全通信加固问题。

主权项

一种基于IEC62351的GOOSE报文的安全交互方法，其特征在于：服务端准备一套带有私钥的数字证书，同时将证书分发给GOOSE报文的客户端，由客户端将证书与服务端的网卡MAC地址进行关联，接着对报文的签名和验证过程如下：1）签名流程1.1）对应用生成的GOOSE报文G进行解析，得到各个字段的值；签名与验证操作需要的字段包括GOOSE报文中的标志协议标识域TPID、标志控制信息域TCI、以太网报文类型域EtherType、应用标识域APPID、应用协议数据单元APDU，以及为未来标准化应用保留的保留字段1、保留字段2；1.2）取得待计算CRC校验值的四个字段TPID、TCI、EtherType、APPID的值，并将其拼接成一个字符数组；1.3）计算该字节数组的CRC校验值；所述计算CRC校验值的方法是采用循环冗余校验；1.4）将计算出的CRC值填入GOOSE报文的Reserved2字段；1.5）读取并解析服务端的私钥P；1.6）取得待计算RSA签名的三个字段APDU、Reserved、Private的值，并将其拼接成一个字符数组；其中，Reserved字段作为保留位用于后续扩展，Private字段作为GOOSE报文服务端和客户端传递非标准内容，该非标准内容的格式，由服务端和客户端提前自行约定；1.7）使用散列算法MD5Hash计算该字节数组的摘要值S”；1.8）使用服务端私钥对摘要值进行签名，获得签名值S；1.9）将RSA签名添加到GOOSE报文的末尾；1.10）计算新的GOOSE报文扩展部分的长度；1.11）将扩展部分的长度填入Reserved1字段的第一个字节中；2）验证流程2.1）根据接收到的网络报文的源MAC地址，查找对应的服务端证书X；2.2）对应用生成的GOOSE报文G进行解析，得到各个字段的值；2.3）判定Reserved1字段的第一个字节是否大于0；如果不大于0则该GOOSE报文未经过签名，验证结束；2.4）取得待计算CRC校验值的四个字段TPID、TCI、EtherType、APPID的值，并将其拼接成一个字符数组；2.5）计算该字节数组的CRC校验值；2.6）将计算出的CRC校验值与GOOSE报文中的Reserved2字段值进行比较；若不相等则验证失败，记录日志，丢弃该报文；2.7）取得待计算RSA签名的三个字段APDU、Reserved、Private的值，并将其拼接成一个字符数组；2.8）使用散列算法MD5Hash计算该字节数组的摘要值S”；2.9）使用服务端证书对报文中的签名值进行解密，得到服务端计算的摘要值S；2.10）比较两个摘要值S”与S；若不相等则验证失败，记录日志，丢弃该报文；若相等，则验证成功。