基于ecc的ami通信快速安全性研究

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3、＇＇．―．东．—．；亂．．絮載靠纖＾識纖Ｐ續帮纖議Ｍ變戀碧去日纖Ｊ酵１；霸猶，誦１＊基于ECC的AMI通信快速安全性研究摘要：近年，我国国家电网公司倡议探讨构建“全球能源互联网”，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。全球能源互联网环境下，由于各种利益相关者的存在及职责交叉，智能电网的互动化以及通信网络的相对开放等特点，增加了高级量测体系（AdvancedMeteringInfrastructure,AMI）的信息安全风险，其通信安全性与快速性是全球能源互联网信息安全的基础与关键。目前全球学术界、电力运营商、监管机构等纷纷开展了AM

4、I通信快速与安全性课题的研究工作。本文提出四进制倍数-和差算法对椭圆曲线密码体制的安全性和快速性作出改进，使得AMI单播通信的加解密速度最多可提高53.8%，抵御边信道攻击的能力也是原来的四倍；提出基于成员行为模型的集中式组播密钥管理方案，该方案不仅能够提供严格保证组播的前向安全性和后向安全性，而且能高效有序的更新组播密钥，同时保持良好的通信效率和较低的密钥管理开销。主要研究内容和成果如下：（1）提出了四进制倍数-和差算法（简称“四进制算法”），解决了AMI椭圆曲线加密算法计算效率不高（相比对称加密）的问题。该算法通过在Jacobi坐标上计算乘法，Ja

5、cobi-Affine坐标上计算加法，基于k的非相邻形式得到唯一的四进制序列以及推导在Jacobi坐标上计算4P的公式，使计算kP（乘法）的效率提高了17.1%。在此基础上，将kP分解成形如hPlJ计算，对固定比特的整数k，计算效率能提高53.8%。I（2）研究了四进制算法对边信道攻击的安全性。验证了能量均衡四进制算法能完全抵御简单能量攻击，而抵御差分能量攻击的能力是原算法的四倍，功耗和概率分析表明：该算法解决了应用于AMI的ECC不能抵御边信道（包括简单能量攻击和差分能量攻击）的缺点。（3）提出了基于成员行为模式的AMI组播密钥管理方案，提高了AM

6、I组播的通信效率。该方案基于成员行为模型对组播内的成员进行分组，然后利用分治策略和门限方案，使系统能够高效、有序的更新组播密钥，理论研究表明：该方案的最坏通信效率较差，但平均通信效率很好，保证了AMI组播的通信效率。（4）验证了AMI密钥管理方案的安全性：新方案能严格保障前向安全性和后向安全性和通信中的信息安全，而且新方案在密钥存储开销、密钥更新开销上相比LKH和Iolus等方案都有明显优势。通过对ECC乘法算法的改进，以及制定适用于AMI的组播密钥管理方案，提高了AMI单播和组播通信的安全性和快速性，对实现全数据互联、构建全球能源互联网具有理论和实践

7、意义。关键词：全球能源互联网；数据互联；高级量测体系；单播通信；组播通信IISTUDYOFFASTANDSECURECOMUNICATIONOFAMIBASEDONECCAbstract:Inrecentyears,StategridComperationofChinaadvocatedconstructing"globalenergyInternet"topromotethecleanandgreenwaytomeettheglobaldemandforelectricity.IntheglobalenergyInternet,duetovariou

8、sstakeholdersandintersectionalfunctions,theinte