一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能配電網(wǎng)的防御方法，其步驟：1對中央信息處理系統(tǒng)初始化；2設置一個n元布爾函數(shù)和代數(shù)免疫度與函數(shù)非線性度的約束條件；3計算n元布爾函數(shù)與新函數(shù)的勢能差值以及總能量差值，所述的總能量為勢能與動能相加之和；4判斷內(nèi)循環(huán)迭代因子是否大于內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)，如果是大于內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)步驟5；如果不是大于內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)，則令內(nèi)循環(huán)迭代因子，轉(zhuǎn)步驟1；5對中央信息處理系統(tǒng)進行退溫；6當n元布爾函數(shù)的勢能達到一個設定的勢能值，即磁場強度，則得到布爾函數(shù)的全局最優(yōu)解。該方法用自身量子波動的特點實現(xiàn)全局最優(yōu)，搜索效率高，能提高智能配電網(wǎng)抵御外界惡意攻擊能力，實現(xiàn)智能配電網(wǎng)高效安全通信。
【專利說明】一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)信息安全領(lǐng)域，具體涉及一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當今的信息技術(shù)發(fā)展趨勢下，智能化已成為智能配電網(wǎng)發(fā)展的必然之路。智能配電網(wǎng)將最先進的無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)運用到電力系統(tǒng)中，使其具備現(xiàn)有電網(wǎng)尚不具備的自愈、互動、兼容、集成、優(yōu)化和安全等特點，但是由于大量智能終端的接入以及外界的惡意攻擊等問題，對智能配電網(wǎng)的發(fā)展提出了新的安全問題。如何保證智能配電網(wǎng)在運用無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的同時更加安全可靠的運行，尤其是防止外界惡意攻擊破壞，成為智能配電網(wǎng)信息安全領(lǐng)域的重要研究方向之一。
[0003]智能配電網(wǎng)加入了先進的無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)，使其具有實現(xiàn)分布式能源整合、雙向電流、設備智能化和動態(tài)定價等特征，接入大量的家居或建筑內(nèi)的各種智能電氣設備和分布式能源，完成了搜集用電信息、監(jiān)控電氣設備狀態(tài)、發(fā)送控制信息和發(fā)送價格信息等一系列任務。但是大量智能終端的接入以及大量數(shù)據(jù)信息傳輸給智能配電網(wǎng)帶來了很大的安全隱患。
[0004]智能配電網(wǎng)主要有配電主站、中央信息處理系統(tǒng)、配電終端組成,配電主站是數(shù)據(jù)采集、人機聯(lián)系和實現(xiàn)各種應用功能的核心；中央信息處理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)信息處理整合加密的重要環(huán)節(jié)，是連接配電終端與配電主站的中心節(jié)點；配電終端是安裝在一次設備運行現(xiàn)場的自動化裝置，根據(jù)具體應用對象選擇不同的類型。智能配電網(wǎng)業(yè)務流主要表現(xiàn)為:首先，將無線傳感器節(jié)點部署在配電主站的開關(guān)柜中，通過多跳通信將感知信息中繼給中央信息處理系統(tǒng)；接著，中央信息處理系統(tǒng)將接收的數(shù)據(jù)信息進行處理整合加密等操作，最后將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至相應的智能配電終端(結(jié)合附圖1)。
[0005]目前，智能配電網(wǎng)信息安全措施包括身份認證、訪問控制、加密傳輸?shù)燃夹g(shù)，其中，身份認證通過鑒定智能終端的身份防止非法接入，訪問控制通過限制智能配電終端的權(quán)限防止其越權(quán)操作，加密傳輸通過加密保證數(shù)據(jù)流的機密性。身份認證和訪問控制主要阻止惡意終端的入侵，但是大量智能終端的接入產(chǎn)生的密集的數(shù)據(jù)流。然而加密傳輸技術(shù)在處理密集數(shù)據(jù)流和阻止任何形式的惡意攻擊破壞方面具有不可替代的優(yōu)勢。
[0006]中央信息處理系統(tǒng)是連接配電終端與配電主站的中心節(jié)點，該系統(tǒng)分為四個模塊:信息接收模塊1、信息處理加密模塊2、電源模塊3和信息發(fā)送模塊4。其中，信息接收模塊I負責收集配電主站發(fā)送過來的信息，實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送至信息處理加密模塊2 ；然后信息處理加密模塊對接收到的信息進行數(shù)據(jù)處理，融合，冗余，加密；電源模塊3負責供應整個系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)所需能量；信息發(fā)送模塊4負責將接收的信息整合，實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送至配電終端。在所述的信息處理加密模塊2中采用傳統(tǒng)的加密算法，諸如“模擬退火算法(SA)”、“遺傳算法”、“爬山算法”。上述傳統(tǒng)的加密算法應用于所設計的均衡布爾函數(shù)時，由于自身存在的局限性，使得所設計的布爾函數(shù)容易陷入局部最優(yōu)解的狀況，搜索范圍小、耗時久、效率低,影響智能配電網(wǎng)的安全。如圖3所示，圖中，縱軸表示的是評價函數(shù):布爾函數(shù)的總能量#_1 ;橫軸表示的是變量:迭代次數(shù)K。曲線表示的是布爾函數(shù)的總能量隨迭代次數(shù)K的增加而變化的情況。如圖3所示:當?shù)螖?shù)為A時，布爾函數(shù)的總能量達到局部最低，模擬退火算法和量子退火算法同時達到局部最優(yōu)解P點；當
迭代次數(shù)為K1時，布爾函數(shù)的總能量達到全局最優(yōu)，量子退火算法則利用其隧穿效應
直接到達全局最優(yōu)解P’點，但是，另一模擬退火算法卻陷入局部最優(yōu)的狀態(tài)。從圖3中的變化趨勢曲線看出，設計一個基于量子退火算法的均衡布爾函數(shù)的防御方法，在智能配電網(wǎng)中加密算法能夠防止外界惡意攻擊，提高整個智能配電網(wǎng)的安全。
[0007]一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法，采用上述加密算法中的代價函數(shù)設計。所述的代價函數(shù)的設計是指量子退火算法中量子漢密爾頓方程的設計，它包括動能部分和勢能部分，動能部分主要涉及量子波動和布爾函數(shù)系數(shù)，勢能部分主要涉及均衡布爾函數(shù)的設計。而均衡布爾函數(shù)的設計主要是指設計代數(shù)免疫度和函數(shù)非線性度同時可取較大值的布爾函數(shù)。代數(shù)免疫度和函數(shù)非線性度是布爾函數(shù)重要的密碼學指標。兩者同時取較大值可提高系統(tǒng)抗外界惡意攻擊的能力，完成智能配電網(wǎng)的安全通信。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法，用來解決智能配電網(wǎng)在通信過程中被外界惡意攻擊的問題，通過使用本發(fā)明可以提高智能配電網(wǎng)抵御外界惡意攻擊的能力，實現(xiàn)在智能配電網(wǎng)中更高效安全通信。
本發(fā)明提供一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法，其改進之處在于，所述方法包括如下步驟:
步驟1:對中央信息處理系統(tǒng)初始化，設置初始化參數(shù)如下:退火溫度T = 磁場強度gamma = gamma0，內(nèi)循環(huán)迭代因子i = O , (i = 0，1,2,.ιΙ)，N為內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)；
步驟2:設置一個η元布爾函數(shù)/b)和代數(shù)免疫度與函數(shù)非線性度的約束條件；
設置一個η元布爾函數(shù)/&),采用似Cauchy分步的擾動方法得到新函數(shù)/_(4 ,設置新函數(shù)/'o)的代數(shù)免疫度,記為24(/1)，設置新函數(shù)/'ο)的函數(shù)非線性度，記為
，分別計算fj/1)和,設置代數(shù)免疫度和函數(shù)非線性度的約束條件分別為:
【權(quán)利要求】
1.一種智能配電網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)的防御方法即基于量子退火算法的均衡布爾函數(shù)設計方法，其特征在于，所述方法具體步驟如下: 步驟1:對中央信息處理系統(tǒng)初始化，設置初始化參數(shù)如下:退火溫度τ = %,磁場強度 = 0,內(nèi)循環(huán)迭代因子2 = 0,(; = CU,2,..JV)，N為內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)； 步驟2:設置一個η元布爾函數(shù)/CO和代數(shù)免疫度與函數(shù)非線性度的約束條件； 設置一個η元布爾函數(shù)/(X),采用似Cauchy分步的擾動方法得到新函數(shù)/'Ο),設置新函數(shù)/'⑴的代數(shù)免疫度，記為』Zs Cf),設置新函數(shù)/切的函數(shù)非線性度，記為IVs 分別計算Avyi)和),設置代數(shù)免疫度和函數(shù)非線性度的約束條件分別為:
【文檔編號】H02J13/00GK103957206SQ201410173495
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】王潮, 侯玉靈, 賈徽徽, 姜麗瑩, 尹寶, 張煥國, 包啟樹, 劉君, 朱彬 申請人:上海大學