电力物联网中基于多跳网络的密钥管理方案
密钥管理内容详解
密钥管理现代密码学的一个基本原则是：一切秘密寓于密钥之中。
加密算法可以公开，密码设备可以丢失，如果密钥丢失则敌手就可以完全破译信息。
另外，窃取密钥的途径比破译密码算法的代价要小得多，在网络攻击的许多事件中，密钥的安全管理是攻击的一个主要环节。
因此，为提高系统的安全性必须加强密钥管理。
密钥管理是一项综合性的技术。
密钥的安全保护是系统安全的一个方面。
密钥管理包括密钥的生成、分发、存储、销毁、使用等一系列过程。
关于密码管理需要考虑的环节包括：（1）密钥生成密钥长度应该足够长。
一般来说，密钥长度越大，对应的密钥空间就越大，攻击者使用穷举猜测密码的难度就越大。
选择好密钥，避免弱密钥。
由自动处理设备生成的随机的比特串是好密钥，选择密钥时，应该避免选择一个弱密钥。
对公钥密码体制来说，密钥生成更加困难，因为密钥必须满足某些数学特征。
ANSI X9.17标准规定了一种密钥生成方法。
设E k（X）表示用密钥K对X进行三重DES 加密。
K是为密钥产生器保留的一个特殊密钥。
V 0是一个秘密的64比特种子，T是一个时间戳。
欲产生随机密钥Ri，计算：R i= E k (E k (T i)⊕Vi)欲产生Vi+1 ，计算：Vi+1=E k (E k (T i)⊕R i)要把R i转换为DES密钥，只要调整每一个字节第8位奇偶性，产生一对密钥后再串接起来可得到一个128比特的密钥。
（2）密钥分发采用对称加密算法进行保密通信，需要共享同一密钥。
通常是系统中的一个成员先选择一个秘密密钥，然后将它传送另一个成员或别的成员。
X9.17标准描述了两种密钥：密钥加密密钥和数据密钥。
密钥加密密钥加密其它需要分发的密钥；而数据密钥只对信息流进行加密。
密钥加密密钥一般通过手工分发。
为增强保密性，也可以将密钥分成许多不同的部分然后用不同的信道发送出去。
对于大型网络，每对用户必须交换密钥，n个人的网络总的交换次数为n（n-1）/2，这种情况下，通常建造一个密钥分发中心负责密钥的管理。
基于网络编码无线物联网多中继协作切换机制漫谈
基于网络编码的无线物联网多中继协作切换机制漫谈摘要：随着无线物联网的发展，如何提高其性能速度成为一道难题，而网络编码的出现，正是应了这种需要，明显的提高了无线物联网的性能，受到了许多人的关注与研究。
区别于有线网络，无线网络拥有共享信道与信道的时变性，所以为了充分发挥无线物联网的作用，必须提高无线信道的安全性，如今也有一些提升信道可靠性的技术，像中继技术，arq技术等。
从网络编码技术中还发展出一些有特殊针对性的技术，比如抗搭线窃听的网络编码技术，网络纠错码技术等都在网络安全领域的展开相当的研究。
基于网络编码的中继传输技术，可以大大提高系统的可靠性与实效性。
本文就基于网络编码的物联网多中继切换机制进行漫谈，介绍一下网络编码的无线传输技术，针对物联网中的比如多中继，多路径的情况与物联网中的网络构造多跳切换场景等等，提出一些可能。
关键词：网络编码；无线物联网；中继切换随着电子电信技术的发展，基于网络编码的中继技术受到人们的广泛重视，以提高传输数据的安全性与速度，比如采用网络编码，在多址接入中继信道（multiple access relay channel，marl）可以有效增加系统的分集增益，提高安全性。
在将异或得到的比特看成一个单位比特的校验码的基础上，可以考虑一个联合网络和信道解码的方案，这样可以突破原有方案中没有足够多的先验信息等问题，通过接受以前的接收到的还没解码的数据包和复合包结合起来的一个单比特校验的乘机码，然后通过软信息迭代的方式进行解码，再在此基础上，引入多层中继圈的概念。
而无线物联网是由多种无线网络组成的物联网高级形态，以下我们就来漫谈一下基于网络编码的无线物联网多中继协作切换机制。
1层次化网络编码（hnc）的切换机制在无线物联网中，网络接入口有限，而且移动终端的漫游切换，需要依托于其他终端协作，才可以和网络接入点建立连接。
为了改变这种情况，提出了一种基于网络层次化网络编码（hnc）的切换机制，通过建立位于不同网络层次的节点保持互相联系，直接建立移动终端与接入口的连接，且保证了切换连接的可靠性。
密钥管理系统设计方案
密钥管理系统设计方案1.引言密钥管理是信息安全的基础，它涉及到密钥的生成、存储、分发、更新和注销等方面的操作。
一个高效安全的密钥管理系统能够保护密钥免受未经授权的访问、泄露和篡改。
本设计方案旨在提供一个全面的密钥管理系统，以满足安全和效率的要求。
2.系统概述2.1目标本密钥管理系统的主要目标是保证密钥的安全性和可管理性。
具体目标包括：-确保密钥的生成过程是随机、安全的，并且符合密码学标准。
-确保密钥的存储和传输过程是加密的，并且只有授权的用户能够访问。
-提供完善的密钥分发和更新机制，以确保密钥的时效性和可靠性。
-提供用户友好的密钥管理界面，以方便用户进行密钥操作和管理。
2.2系统组成本密钥管理系统由以下几个主要组件构成：-密钥生成器：用于生成随机、安全的密钥，并遵循密码学标准。
-密钥存储器：用于安全地存储生成的密钥，并限制对密钥的访问。
-密钥分发器：用于将加密的密钥分发给授权的用户，并且确保传输过程是安全的。
-密钥更新器：用于定期更新密钥，以应对安全威胁和保持密钥的时效性。
-密钥管理界面：提供用户友好的界面，以方便用户进行密钥操作和管理。
3.系统设计3.1密钥生成器密钥生成器应采用随机数生成器生成足够强度的密钥，并且应遵循密码学标准，如AES、RSA等。
为了增加密钥的强度，还可以考虑使用多因素认证和双因素认证的方法。
3.2密钥存储器密钥存储器应以硬件加密设备的形式提供，以保证密钥在存储过程中的安全性。
存储器应使用强加密算法对密钥进行加密，并使用访问控制机制限制对密钥的访问。
此外，存储器还应具备灾备恢复功能，以防止密钥的丢失和损坏。
3.3密钥分发器密钥分发器应采用安全的传输协议，如HTTPS或SSH，以确保密钥的传输过程是加密的。
分发器应对接收方进行身份验证，并使用数字签名机制确保密钥的完整性和真实性。
此外，分发器还应具备密钥撤销的功能，以应对密钥的泄露和失效。
3.4密钥更新器密钥更新器应定期检测密钥的时效性和安全性，并根据实际情况进行密钥的更新。
无线网络中的多组播组密钥管理
的计算资源不充足或密钥更新频繁时，要考虑密钥生成给节点带来的负 载。
GKM需要考虑的问题
逻辑密钥树LKH——用户加入
组控制器
k TEK
u9 k9
k14
k12
k34
k58
k56
k78 KEK
k1 k2 u1 u2
k3
k4
k5
k6 k7 k8 k9
IK
u3
u4
u5
u6 u7 u8 u9
(1)考虑向后安全，需要先更新所有用户都拥有组密钥K {K’}K (2)u9联系组控制器(GC)，通过身份确认后，GC发给他一个私钥k9 (3)GC在密钥树上为其创建一个叶子节点 (4)GC将u9所应获知的密钥用k9加密传给u9
重要的研究课题，也是目前研究的热点
一种简单的组播密钥管理方案
考虑向后安全，要更新K U9加入：①GC→k9，K→K’ ②组播{K’}K →U1~U8
单播{K’} k9 →U9
维护密钥树，知道所有 密钥，负责全组的密钥
生成、分发和更新.
组控制器
K
考虑向前安全，也要更新K U9离开：①K→K’ （由于U9拥有K，如果组播
Multicast
Unicast
0.8
0.6
Traffic Mbps
0.4
0.2
0 1
Example: Audio Streaming All clients listening to the same 8 Kbps audio
窄带物联网通信技术智慧树知到答案章节测试2023年山西职业技术学院
绪论单元测试1.NB-IoT全称是NarrowBand IoT，也称窄带物联网通信技术。
（）A:ConstcranedB:NarrowBandedC:NarrowBandD:Consctrined答案:C2.2013年，沃达丰与华为携手开始了新型通信标准的研究，起初他们将该通信技术称为“ ”（）A:NB-O2OB:NB-T2MC:NB-M2MD:NB-M2T答案:C3.NB-IoT智能在水表、电表行业应用。
（）A:错B:对答案:A4.2020年7月3GPP 5G技术在ITU-R WP5D会议上正式被接受为ITU IMT-2020 5G技术标准，从此NB-IoT被纳入全球5G标准。
（）A:对B:错答案:A第一章测试1.物联网理念最早出现于比尔·盖茨1995年《》一书。
在书中，比尔·盖茨提及了物物互联，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。
（）A:理想之路B:人生之路C:未来之路D:光明之路答案:C2.我国政府也高度重视物联网的研究和发展。
2009年8月7日，时任国务院总理温家宝在无锡视察时发表重要讲话，提出“ ”的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。
（）A:感知未来B:智慧社区C:智慧地球D:感知中国答案:D3.物联网的无线通信技术有很多种，其中短距离无线通信技术，代表技术有WIFI、蓝牙、、Z-Wave等。
（）A:LTEB:5GC:NB-IoTD:ZigBee答案:D4.eMTC通过对LTE协议进行剪裁和优化以适应中低速物联网业务的需求，传输带宽是。
由于eMTC的基础设施是现成的，大部分LTE基站可以升级为支持eMTC。
（）A:1.2MHzB:1.6MHzC:1.8MHzD:1.4MHz答案:D5.随机相位多址接入RPMA技术，是Ingenu公司拥有的一项专利技术，工作在的非授权频谱，在全球都属于免费频段，可以实现全球漫游。
（）A:2.2MHzB:2.4kHzC:2.4MHzD:2.4GHz答案:D6.我们把物联网分为四层，由下至上，第一层是感知识别层，第二层是。
密钥管理系统解决方案
密钥管理系统解决方案《密钥管理系统解决方案》在当今数字化时代，企业对于数据加密和安全性需求越来越高，而密钥管理系统成为了保护数据安全的重要组成部分。
密钥管理系统解决方案是一种集成了硬件、软件和流程的系统，用于生成、存储、分配和管理加密密钥的安全平台。
它可以帮助企业保护其敏感数据，确保数据安全性和合规性。
一般来说，密钥管理系统解决方案包括密钥生成、存储、分发、轮换和销毁等功能。
通过集中管理和控制密钥的生命周期，企业可以有效地保护其数据资源，防止数据泄漏和未授权访问。
此外，密钥管理系统还可以帮助企业遵守相关法规和标准，如GDPR、HIPAA、PCI DSS等，从而避免因数据安全问题而引发的法律责任和经济损失。
在选择密钥管理系统解决方案时，企业需要考虑以下几个关键因素：1. 安全性：系统的安全性是首要考虑因素，包括数据加密算法、密钥保护机制、访问控制等。
2. 可扩展性：随着企业业务规模的增长，系统需要能够支持越来越多的加密密钥并能够灵活扩展。
3. 高可用性：系统需要具备高可用性和容灾能力，确保密钥存储和管理的稳定性和连续性。
4. 合规性：系统需要满足相关法规和标准的要求，如FIPS140-2、ISO 27001等。
5. 易用性：系统需要便于部署和管理，用户界面友好并且提供有效的监控和报告功能。
总的来说，密钥管理系统解决方案对于企业数据加密和安全性至关重要。
通过选择合适的解决方案，企业可以保护其数据安全，避免潜在的风险和损失。
因此，企业在部署和管理密钥管理系统时需要充分考虑系统的安全性、可扩展性、高可用性、合规性以及易用性等因素，从而提高数据安全的保障和管理效率。
电力线通信中继技术的最新进展
电力线通信中继技术的最新进展电力线通信（Power Line Communication, PLC）是一种利用现有的电力线基础设施传输数据的技术，近年来在智能家居、智能电网、工业控制等领域展现出广泛的应用潜力。
中继技术作为提升电力线通信覆盖范围和信号质量的关键环节，其最新进展尤为引人注目。
以下是电力线通信中继技术六个方面的最新进展概述：一、高频带宽利用技术的优化随着电力线通信技术的发展，高频带宽的高效利用成为提升数据传输速率的关键。
最新的中继技术通过采用先进的调制解调算法，如OFDM（正交频分复用）、GMSK（高斯最小移频键控）等，有效扩展了可用的通信带宽，提高了数据传输效率。
同时，智能动态频谱管理技术的应用，能够在不同时间段和不同线路条件下自动调整工作频率，避免了信号干扰，确保了通信的稳定性和可靠性。
二、噪声抑制与信号增强技术的进步电力线作为一种天然的通信媒介，其固有的电磁噪声和阻抗不匹配问题一直是影响通信质量的主要障碍。
最新的中继技术通过集成高级的噪声过滤器和自适应均衡算法，能够实时监测并消除背景噪声，同时增强信号强度，确保数据在长距离传输中的完整性。
此外，智能中继器的部署，能够根据网络状况动态调整增益，进一步提高了通信链路的稳定性和效率。
三、智能化中继节点的研发智能化是电力线通信中继技术发展的另一大趋势。
新一代中继节点集成了高级处理单元，能够实现自我配置、自我优化和自我修复功能，大大降低了运维成本。
这些智能中继器不仅能够根据网络流量自动调整数据路由，还能通过机器学习算法预测故障并采取预防措施，确保了电力线通信网络的持续稳定运行。
四、多跳中继技术的创新传统的单跳中继方式在面对复杂网络环境时可能遇到传输瓶颈。
最新的多跳中继技术通过在电力线上部署多个中继节点，形成一个灵活的网格状网络结构，有效解决了信号衰减和覆盖盲区的问题。
多跳中继不仅提高了网络的鲁棒性，还通过路径多样性增加了数据传输的可靠性和速度，尤其是在远程和复杂地形条件下的电力线通信应用中显示出巨大优势。
密钥管理系统实施方案
密钥管理系统实施方案1.需求分析：明确实施密钥管理系统的目的和需求，包括密钥的类型、使用场景、安全要求等。
同时，了解现有的密钥管理方式和流程，并分析其存在的问题和风险。
2.系统设计：根据需求分析的结果，设计密钥管理系统的架构和功能。
主要包括密钥的生成、存储、分发和撤销等模块，以及用户管理、审计日志和报告等辅助功能。
在设计时要考虑密钥的安全性、性能和可扩展性。
3.技术选型：根据系统设计的要求，选择合适的技术和工具来实现密钥管理系统。
常用的技术包括加密算法、密钥管理协议、硬件安全模块（HSM）等。
在选型时要考虑其安全性、性能、成本和可维护性。
4.系统开发：根据系统设计和技术选型的结果，进行系统开发。
开发过程包括编码、测试和优化等环节。
在开发时要遵循安全编码的原则，确保系统的健壮性和安全性。
5.部署和集成：完成系统开发后，进行系统的部署和集成。
主要包括安装部署密钥管理系统、与其他系统的集成和接口开发，以及对系统进行性能测试和安全评估。
6.培训和推广：对系统进行培训，确保用户了解和掌握密钥管理系统的操作和使用。
同时，加强对系统的推广，提高用户的使用率和满意度。
7.运维和监控：建立密钥管理系统的运维和监控机制，包括定期备份和恢复密钥数据、监控系统运行状态和性能、及时处理故障和安全事件等。
8.安全管理和风险评估：建立密钥管理系统的安全管理制度和流程，包括密钥的安全存储和传输、密钥分发和使用的控制，以及安全事件的处理和应急响应。
定期进行风险评估和安全审计，发现和解决系统的安全问题。
9.持续改进：根据用户的反馈和需求，对密钥管理系统进行持续改进和优化。
及时更新系统的补丁和升级，提高系统的性能和安全性。
总之，实施密钥管理系统需要从需求分析开始，经过系统设计、技术选型、系统开发、部署和集成、培训和推广、运维和监控、安全管理和风险评估等多个步骤，不断优化和改进系统，以确保密钥的安全性和合规性。
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电力物联网中基于多跳网络的密钥管理方案
摘要：现如今，人们的生活质量发生了翻天覆地的变化，对于电力的需求在不
断提高，输电线路状态检测是电力物联网建设中的重要应用，针对输电线路在线
监测中部署的大尺度、多跳无线传感器网络，设计了一种新的层次化密钥管理方案，对簇进行重新组织，依据新的跳数来生成新的密钥替换过时密钥。
通过WSNs分簇中不同的跳数作为密钥管理机制的种子，实现轻量级的动态密钥安全
管理。
仿真结果表明，该方案不仅具有密钥系统局域化、低能量损耗、不需要特
殊节点等特点，而且也提高了网络安全水平。
关键词：电力物联网；层次化；多跳网络；密钥管理
引言
物联网作为连接物理世界与人类社会的桥梁，已经深入人们生活的方方面面。
与此同时，物联网的安全问题也越来越引起学术界的关注，成为限制其发展的重
要制约因素。
物联网的一个重要的安全威胁是一般采用无线信号作为传输媒介，
信息暴露在空中，容易遭受恶意窃听。
目前，针对物联网保密通信的研究依然是
沿用传统无线网络的高层加密体制，但物联网中节点数量巨大，密钥分发难以实现，且节点一般以自组织方式组网，没有可信任的第三方密钥管理中心，物联网
的密钥管理面临严峻的挑战。
1无线多跳Adhoc网络与无线多跳Mesh网络
无线Adhoc网络是由一组自主的无线节点或终端相互合作而形成的，独立于
固定基础设施并采用分布式管理的网络，是一种自创造、自组织和自管理的网络。
由于节点发射功率的限制，节点的覆盖范围有限，当它要与其覆盖范围之外的节
点进行通信时，需要中间节点的多跳转发(MuftiHop)来完成，所以，它又被称为
无线多跳自组织对等网络.此外，由于采用无线信道、有限功率与电源、分布式控
制等技术，它更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务等网络攻击，信道加密、抗干扰、用户认证和其它安全措施都需要特别考虑。
移动Adho。
网络既可以单独运行，又可以通过网关接入到现有的网络，如有线网络、蜂窝网络以及无线
局域网等。
与其它传统通信网络相比，Adho。
网络还具有无中心和自组织性、动
态变化的网络拓扑、较差的安全性、有限的传输带宽、多跳路由等显著特点。
尽
管Adhoc网络具有一些优点，但它的诸如覆盖范围小、信号差、安全性低、使用
不方便以及管理困难等缺点成为限制其应用的主要因素。
无线Mesh网络(WirelessMeshNetwork,WMN)，也叫无线网状网络，是一种与传统无线网络不同
的新型无线多跳网络，是无线Adhoc网络的一种延伸，是Adhoc网络的一种特殊
形态。
在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为无线接入点(AccessPoint,AP)和转发器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点
都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信，也就是说，无线Mesh网结合了
传统WLAN的AP模式与Adhoc模式，并增加了动态路由和多跳转发功能的多跳
连通网络。
通过这种多跳的结构模式，可以有效进行流量均衡和路由中继。
2电力物联网中基于多跳网络的密钥管理方案
2.1输电线路多维感知网络架构
为了避免输电线路各类传感器传输监测信息时丢失信息，在无线传输网络中
采用多跳组网方案，使网络具备更远的信息传输距离，实现连接传感网基站功能。
可以将每个杆塔看成一个WSNs的分簇，通过多跳方式传输信息，实现全过程信
息采集。
在电力物联网的各种应用中，部署了大量的WSNs节点，来监控环境、
设备等各种对象。
但是因为WSNs的计算能力有限、能量低、存储空间小以及开发的通信信道等，故而面临各种攻击，一旦敌人攻破信息安全系统，就会通过窃听、篡改信息或者远程控制来实现对电力系统的干扰和攻击。
因此，无线传感器网络需要进行信息安全保护。
其中，有些安全保护算法关注于密钥管理的局部。
Banihashemian等设计LDK算法。
该算法采用混合网络架构，即网络中包含两种节点：（1）锚节点具有较高能力（高能量、高计算能力、大存储空间等），可以调控通信半径来控制通信范围。
锚节点凭借其能力，在网络中充当簇头，来生成和管理。
（2）普通节点是组成网络的主要成员。
LDK协议利用混合WSN建立层次化传感网，锚节点作为每个簇的簇头，对整个簇进行管理。
一旦簇形成，锚节点通过不同的位置信息产生一系列密钥。
同时，邻居节点通过交换密钥信息生成节点间公共密钥，建立安全通信链路。
但是，由于LDK协议在建立密钥系统过程中需要发送大量的信息进行公共密钥发现等，会消耗大量能量；同时，由于初期数据包交互属于明文，敌方能够通过偷听数据交换包获取部分密钥信息，这样就带来安全隐患。
本文采用了性能较好的分簇的WSNs，并设计了一种新的层次化的密钥协议HMKMP。
和以往的工作有所不同，本文的解决方案不需要混合的网络模型，即不需要特殊的高能量节点就能完成整个密钥系统的部署和运行，这使得HMKMP更适合WSNs的要求，具有更好的可行性。
HMKMP协议采用分簇的网络架构。
首先，在簇的形成过程中，计算出簇头到每个簇成员的跳数，并用数据存活时间TTL控制簇的规模，同时减少消息传播，TTL是数据包在无线传感器网络中可以转发的最大跳数。
这里，利用TTL及一定数量的随机数作为密钥系统的基础参数。
在密钥生成和部署中，处于不同的跳范围内的节点可以获得不同的密钥。
另外，当簇头进行重选时，由于新的簇头引起跳数的变化，因此将重新进行密钥的分配。
为了保证WSNs的安全并考虑网络的生存周期，本文将依据一定的条件，参照LEACH等分簇算法对簇进行重新组织，并重新更新密钥系统，依据新的跳数生成新的密钥来替换过时密钥。
2.2系统模型
针对物联网多跳中继系统中的密钥生成进行建模。
Alice(A)与Bob(B)为合法通信双方，均为单天线。
Alice与Bob之间是N(2N≥)跳可达的，即二者之间不存在直达链路，需要经过1N?个中继节点Relay1(1R)、?、RelayN?1(1RN?)依次转发，才能实现通信。
假设中继节点均是友好可信的，也配备单天线。
在这些合法节点的通信范围内，存在一个潜在窃听者Eve（E）试图窃取保密信息。
为了实现保密通信，Alice与Bob首先在中继节点的帮助下生成共享的密钥，然后利用生成的密钥对保密信息加密处理后，发送给对方。
假设Alice与Bob之间存在无噪的公共信道，满足Alice与Bob密钥协商的需求。
虽然Alice与Bob之间没有直达链路，但它们可以通过多跳传输路径进行通信，并采用纠错信道编码保证协商信息的无误差传输，相当于在Alice与Bob之间搭建了一条无噪的公共协商信道，该无噪公共协商信道是公开的，Eve也可以收到在公共信道上传输的任何信息。
结语
本文提出了一个基于层次化WSNs架构的密钥管理协议HMKMP，以提高多跳网络的安全性和生存期限。
不同于以往的研究成果，本文采用了层次化网络的拓扑架构，但不针对混合节点的网络。
与其他分簇的安全解决方案不同，HMKMP 将密钥管理局域化；在不同的一跳范围内在分簇中生成新的密钥。
此外，基于再分簇机制下重新生成密钥，本方案具有能耗低、可行性高的特点。
同时，HMKMP 可以调整TTL控制簇大小和公共密钥支撑节点的连通性。
参考文献
[1]曾鸣，王雨晴，李明珠，等.泛在电力物联网体系架构及实施方案初探[J].智慧电力，2019，47（4）:1-7.
[2]江秀臣，刘亚东，傅晓飞，等.输配电设备泛在电力物联网建设思路与发展趋势[J].高电压技术，2019，45（5）:1345-1351.。