电力物联网通信的安全技术探讨

电力物联网通信的安全技术探讨

李庆林

国网湖北省电力有限公司黄石供电公司互联网部（数据中心）   湖北省  435000

摘要：介绍了物联网的发展历史和权力无处不在的物联网,介绍了国家政策形势和国家电网公司的战略目标,提出建议权力无处不在的通信安全物联网在未来,简要介绍了量子通信和边缘计算的概念和发展,并提出了在物联网中的应用前景。

关键词：电力泛在物联网；量子通信；边缘计算

1物联网概况与安全，关键通信与传输
　　物联网的概念最早由麻省理工学院于1999年提出。根据其实现方式,物联网可以被称为“传感器网络”,指各种信息传感设备与互联网的结合,形成一个巨大的信息传递和反馈网络和远程识别和控制所有终端设备形成一个智能网络系统。
　　2004年，日本内务通信部提出了U-Japan计划，旨在实现人、物、人之间的联系。2006年，韩国建立了“韩国计划”，旨在通过智能网络和设备实现技术智能服务。2009年，欧盟发布了物联网行动计划，IBM和美国智库向政府提交了他们的复苏计划。同年，温家宝总理以他的“感知中国”演讲推动中国物联网建设，并在无锡成立了“感知中国”研究中心。
　　2019年3月，国家电网公司发布了《普及电力物联网建设纲要》。无所不在的物联网是指在任何时间、任何地点，任何人、任何事物之间的信息连接和交互。物联网是物联网在电力行业的体现。它连接用户与设备、电网企业与设备、发电企业与设备、供应商与设备、人与物，为用户、电网、发电、供应商、政府服务。以电网为中心，发挥平台和共享的作用，为行业和市场提供价值服务。

2目前，电力系统主要采用通信方式和缺点

电力系统的运行关系到国计民生。物联网中无处不在的电源建设必须考虑极高的安全性和可靠性。目前，电力行业依赖的信息传输主要是通信专用网和部分公用通信网。随着电力体制改革，新能源大规模、高密度接入电网。各种不确定因素和干扰增多，对电网安全稳定运行提出了更大的挑战。因此，电力数据传输和处理的安全性就显得尤为重要。例如，电网的自动调度，电网的日常稳定运行，以及电力系统中各种管理系统的信息传输，都是电网稳定运行的基础。例如，2015年，乌克兰电力系统遭到黑客攻击，导致大规模停电。因此，研究和实现对物联网异构系统的安全访问，避免信息泄露、篡改和伪造，绕过攻击，确保信息安全稳定传输，已成为当务之急。

3量子通讯和边缘计算入门
　　根据应用场景和传输类型，量子通信可以分为“量子密钥分配”和“量子隐形传态”。目前，基于量子密钥分发的量子秘通信已经进入产业化阶段。量子隐形传态是利用量子纠缠来传输信号，目前该技术还处于研究阶段。

量子保密通信技术,使用量子海森堡的不确定性原理和量子态不可克隆的特点安全密钥分发,攻击者可以测量和重复键,一旦发现窃听,和安全高于传统密钥分发机制,使用量子保密通信技术与传统的安全保护措施对输电线路和变电站数据采集、用户认证、数据加密等。有很大的优势。

根据国家电网公司发布的《普适电力物联网建设纲要》(以下简称《纲要》)，普适电力物联网包括感知层、网络层、平台层和应用层四个层次。在网络层，可以根据数据采集的重要性和优先级，采用量子保密通信技术。确保核心数据的绝对安全性和稳定性。

2016年，Wayne State University Shih教授的团队正式将边缘计算定义为一种在网络边缘执行计算的新计算模型，包括来自云服务的下游数据和来自万物互联服务的上游数据。该模型是对云计算模型的补充，可以有效减少延迟，减少数据传输带宽的负担，缓解云计算的压力，提高可用性，保证数据的安全和隐私。

边缘计算模型将云计算原有的部分计算任务迁移到数据源附近，具有数据分析和处理、高安全性、隐私保护、强可伸缩性、位置感知等优点。
　　在物联网感知层,但建立一个相应的计算平台,异端数据采集和初步计算,结果将由量子通信专用网重要数据上传省级云计算平台,省级云计算平台可以处理重要数据信息传输到即将到来的“优先级”的云计算平台。

4在国内外应用情况
　　2013年国家批准的京沪量子密码学通信“干线”已于2017年建成。干线连接北京、上海、济南、合肥四大都市区网，总长度超过2000公里。它是世界上第一个量子通信主干网。

2016年，中国发射了“墨子”量子科学实验卫星，这是世界上第一颗具备量子通信终端能力的卫星。到目前为止，成功验证了星地量子通信的可行性，为建立全球量子通信系统奠定了基础。2018年，美国众议院科学、空间与技术委员会一致通过了《国家量子计划法案》，提出实施十年国家量子行动计划，重点推进与量子相关的应用商业化。自20世纪90年代以来，欧盟不断推出各种量子计划，实现了量子行走，实现了空间与地球之间的量子信息传输。
　　欧洲电信标准协会(2014)建立了边缘移动计算标准化工作小组,同年,英特尔、思科、通用电气、IBM、美国电话电报公司(AT&T)建立互联网产业联盟,在2016年,电气和电子工程师协会(IEEE)启动保证金计算研讨会,同年,中国科学院沈阳自动化研究所等单位建立边缘计算机行业联盟。2018年，微软发布了“AzureIoTEdge”等edge产品，将业务重心从Windows操作系统转向智能edge计算。亚马逊发布了“AWSGreengrass”edge软件，可以将AWS云服务无缝地扩展到edge设备上。2018年，阿里云宣布对边缘计算进行战略投资，推出“领英”边缘计算产品。

5前景展望
　　目前，我国的量子通信产业链框架已经基本完成，但与美国和欧洲相比，在基础理论研究方面还存在差距。该传动系统价格昂贵，在国内市场很受欢迎，这就需要政府对该产品进行市场支持。电力系统的量子通信系统可以与国家建设的京沪干线相连，实现系统的互通。量子通信技术在电力系统中的应用及其牢不可破的优势和强大的稳定性，可以提高电力物联网中无处不在的信息传输的质量保证。

结束语
　　边缘计算应用和电力系统感知层可参考江珩智能开发的边缘计算管理平台EdgeBox，采用高性能的边缘计算方案。该方案可以检测电网通道的异常情况，实现变电站电池的可预测维护。在电网优化、电力数据传输、电力应用轻量化、智能化等方面有很强的合作。

参考文献
　　[1]曹莉，景悦林.感知泛在物联网[J].通信电源技术，2011，28（3）：84-86.
　　[2]张翼英，张素香.量子通信及其在电力通信的应用[J].2016，14（9）：7-11.