智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，它涉及智能用電網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】。智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，分為頻道級(jí)別與授權(quán)、本地授權(quán)兩部分：(1)、頻道級(jí)別與授權(quán)：頻道根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜后w和參與的設(shè)備個(gè)數(shù)不同，劃分為設(shè)備級(jí)、網(wǎng)關(guān)級(jí)、網(wǎng)關(guān)組級(jí)和全局級(jí)4個(gè)級(jí)別；(2)、本地授權(quán)：其基本流程是，由網(wǎng)關(guān)的授權(quán)模塊記錄授予其他終端ID的權(quán)限，并保存這些終端提供的公鑰，在需要進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證的時(shí)候，授權(quán)模塊會(huì)根據(jù)消息發(fā)布者的ID在本地查找其公鑰，利用公鑰驗(yàn)證指令的完整性后并檢查操作權(quán)限之后。本發(fā)明通過身份驗(yàn)證、頻道權(quán)限管理和本地權(quán)限認(rèn)證三道安全防線，保證接入網(wǎng)絡(luò)的客戶端的信息安全。
【專利說明】智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是智能用電網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能用電網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)電器的自動(dòng)化采集和控制裝置，實(shí)現(xiàn)用戶、電網(wǎng)對(duì)電器的自動(dòng)化、智能化的控制。自動(dòng)化和智能化控制過程中，涉及到本地能量信息網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)終端、需求響應(yīng)中心等系統(tǒng)服務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)中的通信，形成智能用電網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中各方通信需求包括:
移動(dòng)客戶端同步電器信息，獲取最新的電器運(yùn)行狀態(tài)、功率等數(shù)據(jù)，控制電器的啟停、設(shè)置用電情景、修改電器設(shè)置。
[0003]用戶通過網(wǎng)關(guān)資源加入需求響應(yīng)群組，根據(jù)需求響應(yīng)中心發(fā)布的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
[0004]節(jié)能服務(wù)收集電器用電數(shù)據(jù)，進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，發(fā)布全網(wǎng)電器能效情況和節(jié)能策略。
[0005]軟件服務(wù)收集軟件異常，發(fā)布新版本的更新。
[0006]而目前的智能用電網(wǎng)絡(luò)不能夠安全有序進(jìn)行傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，解決了智能用電網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)有序和安全傳輸?shù)膯栴}。本技術(shù)通過身份驗(yàn)證、頻道權(quán)限管理和本地權(quán)限認(rèn)證三道安全防線，保證接入網(wǎng)絡(luò)的客戶端的信息安全，為電器的自動(dòng)化、智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控、需求響應(yīng)等應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):智能用電網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)之間采用基于頻道的訂閱、發(fā)布機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的區(qū)別接收。智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，分為頻道級(jí)別與授權(quán)、本地授權(quán)兩部分:1、頻道級(jí)別與授權(quán):頻道根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜后w和參與的設(shè)備個(gè)數(shù)不同，劃分為設(shè)備級(jí)、網(wǎng)關(guān)級(jí)、網(wǎng)關(guān)組級(jí)和全局級(jí)4個(gè)級(jí)別；11、設(shè)備級(jí)是專門針對(duì)某一個(gè)設(shè)備的頻道，該頻道僅能夠被該設(shè)備讀取，其他設(shè)備如果希望單獨(dú)與某一設(shè)備通信，可以向?qū)?yīng)的設(shè)備級(jí)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)。例如移動(dòng)客戶端客戶端需要從網(wǎng)關(guān)獲取某個(gè)月的用電曲線，網(wǎng)關(guān)可以通過設(shè)備級(jí)通道發(fā)送曲線數(shù)據(jù)給移動(dòng)客戶端，避免廣播給其他不需要的終端帶來的帶寬資源浪費(fèi)。
[0009]12、網(wǎng)關(guān)級(jí)主要是為希望進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的移動(dòng)終端與網(wǎng)關(guān)通信的通道，網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)的房屋電器、插座信息的同步、電器狀態(tài)的監(jiān)控都通過網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道進(jìn)行。每個(gè)網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道的參與者中，一般僅存在一個(gè)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)會(huì)將內(nèi)部的電器狀態(tài)定期發(fā)送到自己的頻道中，供其他移動(dòng)客戶端獲取，執(zhí)行已授權(quán)的客戶端發(fā)來的控制指令。一個(gè)人可以同時(shí)管理多個(gè)房屋中的電器，因此一個(gè)移動(dòng)設(shè)備存在同時(shí)訂閱多個(gè)網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道的可能。
[0010]13、網(wǎng)關(guān)組級(jí)是多個(gè)網(wǎng)關(guān)同時(shí)訂閱的一些頻道，這些頻道可以是按照自愿加入原則劃分的需求響應(yīng)組，也可以是按照地理位置劃分的區(qū)域組。需求響應(yīng)組中，由組內(nèi)的響應(yīng)中心根據(jù)各網(wǎng)關(guān)提供的數(shù)據(jù)，給出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)信號(hào)，網(wǎng)關(guān)依照響應(yīng)信號(hào)控制自身的負(fù)荷。區(qū)域組則可以進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)服務(wù)向不同區(qū)域發(fā)送對(duì)應(yīng)的溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，特殊情況下可以按照區(qū)域發(fā)送切負(fù)荷指令，網(wǎng)關(guān)根據(jù)實(shí)際情況選擇性切除非重要負(fù)荷。
[0011]14、全局級(jí)是供一些系統(tǒng)服務(wù)使用的頻道，系統(tǒng)服務(wù)會(huì)向其中一些頻道發(fā)送軟件更新等全局消息，也會(huì)從一些頻道中收集來自網(wǎng)關(guān)等客戶端發(fā)來的異常報(bào)告、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，在軟件需要更新時(shí)系統(tǒng)服務(wù)通過全局頻道發(fā)送新版本信息，網(wǎng)關(guān)能夠從版本信息中得知哪些子系統(tǒng)需要升級(jí)。能效評(píng)估服務(wù)可以將來自網(wǎng)關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按照電器類型、品牌進(jìn)行分類，再將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)送到全局頻道中，網(wǎng)關(guān)可顯示給用戶某個(gè)電器與同類電器均值的比較結(jié)果。
[0012]不同頻道級(jí)別具有不同的所有者，例如設(shè)備級(jí)頻道的擁有者為頻道對(duì)應(yīng)的設(shè)備；網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道的擁有者為網(wǎng)關(guān)，對(duì)應(yīng)一個(gè)用戶的家庭；網(wǎng)關(guān)組級(jí)別的擁有者為需求響應(yīng)中心(DR中心)、區(qū)域服務(wù)等群組服務(wù)；全局級(jí)別頻道的擁有者為軟件服務(wù)、節(jié)能服務(wù)、頻道服務(wù)等。頻道的授權(quán)依照頻道的所有者，分為從頻道所有者發(fā)送和頻道所有者接收兩類頻道，發(fā)送類頻道的只有擁有者具有發(fā)布權(quán)限，其他參與者只有訂閱權(quán)限；接受類頻道其他參與者只有發(fā)布權(quán)限，只有擁有者具有訂閱權(quán)限。
[0013]2、本地授權(quán):網(wǎng)關(guān)本地授權(quán)認(rèn)證的基本流程是，由網(wǎng)關(guān)的授權(quán)模塊記錄授予其他終端ID的權(quán)限，并保存這些終端提供的公鑰。在需要進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證的時(shí)候，授權(quán)模塊會(huì)根據(jù)消息發(fā)布者的ID在本地查找其公鑰，利用公鑰驗(yàn)證指令的完整性后并檢查操作權(quán)限之后，如果沒有問題則完成驗(yàn)證。需本地授權(quán)的指令，必須利用數(shù)字簽名技術(shù)，確保指令的完整性和不可篡改性。另外，為了防止獲取到指令的任何一方將指令重復(fù)發(fā)送到其他頻道的問題，可以將時(shí)間和頻道的信息加入被簽名消息體中，從而防止簽名在不同時(shí)間、不同頻道的復(fù)用。
[0014]本發(fā)明通過身份驗(yàn)證、頻道權(quán)限管理和本地權(quán)限認(rèn)證三道安全防線，保證接入網(wǎng)絡(luò)的客戶端的信息安全，為電器的自動(dòng)化、智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控、需求響應(yīng)等應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明的智能用電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)域頻道級(jí)別劃分示意圖；
圖2為本發(fā)明的消息構(gòu)成示意圖；
圖3為本發(fā)明的消息完整性校驗(yàn)流程圖；
圖4為本發(fā)明的消息有效性校驗(yàn)流程圖；
圖5為本發(fā)明的權(quán)限有效性校驗(yàn)流程圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]參照?qǐng)D1-5，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):智能用電網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)之間采用基于頻道的訂閱、發(fā)布機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的區(qū)別接收。智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，分為頻道級(jí)別與授權(quán)、本地授權(quán)兩部分:1、頻道級(jí)別與授權(quán):頻道根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜后w和參與的設(shè)備個(gè)數(shù)不同，劃分為設(shè)備級(jí)、網(wǎng)關(guān)級(jí)、網(wǎng)關(guān)組級(jí)和全局級(jí)4個(gè)級(jí)別；
2、本地授權(quán):網(wǎng)關(guān)本地授權(quán)認(rèn)證的基本流程是，由網(wǎng)關(guān)的授權(quán)模塊記錄授予其他終端ID的權(quán)限，并保存這些終端提供的公鑰。在需要進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證的時(shí)候，授權(quán)模塊會(huì)根據(jù)消息發(fā)布者的ID在本地查找其公鑰，利用公鑰驗(yàn)證指令的完整性后并檢查操作權(quán)限之后，如果沒有問題則完成驗(yàn)證。需本地授權(quán)的指令，必須利用數(shù)字簽名技術(shù)，確保指令的完整性和不可篡改性。另外，為了防止獲取到指令的任何一方將指令重復(fù)發(fā)送到其他頻道的問題，可以將時(shí)間和頻道的信息加入被簽名消息體中，從而防止簽名在不同時(shí)間、不同頻道的復(fù)用。 [0020]對(duì)于一條承載了控制指令的消息，它除了包含頻道名、指令主體之外，還必須含有網(wǎng)關(guān)進(jìn)行本地權(quán)限認(rèn)證時(shí)所需的所有附加信息，如表1所示。由于計(jì)算指令的hash摘要時(shí)包括時(shí)間信息，因此先后發(fā)給同一個(gè)網(wǎng)關(guān)的兩個(gè)相同指令，由于指令生成時(shí)間不同，消息摘要和簽名信息也就完全不同，通過簽名的驗(yàn)證環(huán)節(jié)可以有效避免重復(fù)接收到同一個(gè)指令而導(dǎo)致的重復(fù)執(zhí)行。摘要中還包含了頻道信息，這樣可以避免同一個(gè)指令被發(fā)送到其他頻道復(fù)用，這樣指令生成之后只能在特定的頻道使用一次，同樣指令復(fù)制到其他頻道或在其他時(shí)間使用，即使簽名者具有權(quán)限也不能通過簽名驗(yàn)證，避免了簽名的復(fù)用，如圖2所示。
[0021]表1消息字段說明
【權(quán)利要求】
1.智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，其特征在于，智能用電網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)之間采用基于頻道的訂閱、發(fā)布機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的區(qū)別接收，智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，分為頻道級(jí)別與授權(quán)、本地授權(quán)兩部分:(I)、頻道級(jí)別與授權(quán):頻道根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜后w和參與的設(shè)備個(gè)數(shù)不同，劃分為設(shè)備級(jí)、網(wǎng)關(guān)級(jí)、網(wǎng)關(guān)組級(jí)和全局級(jí)4個(gè)級(jí)別； (2)、本地授權(quán):網(wǎng)關(guān)本地授權(quán)認(rèn)證的基本流程是，由網(wǎng)關(guān)的授權(quán)模塊記錄授予其他終端ID的權(quán)限，并保存這些終端提供的公鑰，在需要進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證的時(shí)候，授權(quán)模塊會(huì)根據(jù)消息發(fā)布者的ID在本地查找其公鑰，利用公鑰驗(yàn)證指令的完整性后并檢查操作權(quán)限之后，如果沒有問題則完成驗(yàn)證，需本地授權(quán)的指令，必須利用數(shù)字簽名技術(shù)，確保指令的完整性和不可篡改性；另外，為了防止獲取到指令的任何一方將指令重復(fù)發(fā)送到其他頻道的問題，可以將時(shí)間和頻道的信息加入被簽名消息體中，從而防止簽名在不同時(shí)間、不同頻道的復(fù)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，其特征在于，所述的頻道級(jí)別與授權(quán)(I)的四個(gè)等級(jí)分別為:(11)、設(shè)備級(jí)是專門針對(duì)某一個(gè)設(shè)備的頻道，該頻道僅能夠被該設(shè)備讀取，其他設(shè)備如果希望單獨(dú)與某一設(shè)備通信，可以向?qū)?yīng)的設(shè)備級(jí)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)；例如移動(dòng)客戶端需要從網(wǎng)關(guān)獲取某個(gè)月的用電曲線，網(wǎng)關(guān)可以通過設(shè)備級(jí)通道發(fā)送曲線數(shù)據(jù)給移動(dòng)客戶端，避免廣播給其他不需要的終端帶來的帶寬資源浪費(fèi)； (12)、網(wǎng)關(guān)級(jí)主要是為希望進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的移動(dòng)終端與網(wǎng)關(guān)通信的通道，網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)的房屋電器、插座信息的同步、電器狀態(tài)的監(jiān)控都通過網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道進(jìn)行；每個(gè)網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道的參與者中，一般僅存在一個(gè)網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)會(huì)將內(nèi)部的電器狀態(tài)定期發(fā)送到自己的頻道中，供其他移動(dòng)客戶端獲取，執(zhí)行已授權(quán)的客戶端發(fā)來的控制指令；一個(gè)人可以同時(shí)管理多個(gè)房屋中的電器，因此一個(gè)移動(dòng) 設(shè)備存在同時(shí)訂閱多個(gè)網(wǎng)關(guān)級(jí)頻道的可能； (13)、網(wǎng)關(guān)組級(jí)是多個(gè)網(wǎng)關(guān)同時(shí)訂閱的一些頻道，這些頻道可以是按照自愿加入原則劃分的需求響應(yīng)組，也可以是按照地理位置劃分的區(qū)域組；需求響應(yīng)組中，由組內(nèi)的響應(yīng)中心根據(jù)各網(wǎng)關(guān)提供的數(shù)據(jù)，給出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)信號(hào)，網(wǎng)關(guān)依照響應(yīng)信號(hào)控制自身的負(fù)荷；區(qū)域組則可以進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)服務(wù)向不同區(qū)域發(fā)送對(duì)應(yīng)的溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，特殊情況下可以按照區(qū)域發(fā)送切負(fù)荷指令，網(wǎng)關(guān)根據(jù)實(shí)際情況選擇性切除非重要負(fù)荷； (14)、全局級(jí)是供一些系統(tǒng)服務(wù)使用的頻道，系統(tǒng)服務(wù)會(huì)向其中一些頻道發(fā)送軟件更新等全局消息，也會(huì)從一些頻道中收集來自網(wǎng)關(guān)等客戶端發(fā)來的異常報(bào)告、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能用電網(wǎng)絡(luò)頻道分配與雙層授權(quán)的方法，其特征在于，所述的本地授權(quán)(2)驗(yàn)證分為消息完整性校驗(yàn)、指令有效性校驗(yàn)和權(quán)限有效性校驗(yàn)三部分，只有這三個(gè)環(huán)節(jié)通過之后，指令才會(huì)被執(zhí)行；消息完整性校驗(yàn)，首先從本地授權(quán)數(shù)據(jù)庫中獲取指令發(fā)送者對(duì)應(yīng)的公鑰，該公鑰已經(jīng)在對(duì)發(fā)送者的授權(quán)時(shí)導(dǎo)入到本地授權(quán)數(shù)據(jù)庫中，利用這個(gè)公鑰對(duì)消息體中的“Sign”字段解密；另一方面根據(jù)頻道、發(fā)送者、生成時(shí)間、指令內(nèi)容的順序，將這四個(gè)字段的內(nèi)容拼合后使用同樣的Hash算法計(jì)算摘要，最后，將兩個(gè)摘要值對(duì)比，如完全一致則說明該條指令確實(shí)是由消息中給定的發(fā)送者，在給定的生成時(shí)間產(chǎn)生的指令，反之則消息完整性校驗(yàn)失??； 消息有效性校驗(yàn)，是針對(duì)消息生成時(shí)間的校驗(yàn)，有效性校驗(yàn)是為了防止過時(shí)的指令、已經(jīng)執(zhí)行過的指令被執(zhí)行，通過對(duì)比指令生成時(shí)間與本地時(shí)間，拋棄過時(shí)的指令后，對(duì)比近期一致性指令簽名緩存，如果緩存中存在相同的指令簽名，那么就意味著同一條指令被重復(fù)地發(fā)送了多次，隨即拋棄這條重復(fù)指令； 權(quán)限有效性校驗(yàn)，是在指令的完整性和有效性校驗(yàn)完成之后，根據(jù)發(fā)送者ID，在網(wǎng)關(guān)內(nèi)的授權(quán)數(shù)據(jù)庫中查詢權(quán)限規(guī)則，驗(yàn)證發(fā)送者具有向目標(biāo)發(fā)送這類指令的權(quán)限。
【文檔編號(hào)】H04L9/32GK103929313SQ201410184740
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】何縣宇, 何勃興 申請(qǐng)人:上海千貫節(jié)能科技有限公司