專利名稱：配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)自動化是提高供電可靠性和供電質(zhì)量、擴(kuò)大供電能力、實現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運行的重要手段，也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。配電網(wǎng)自動化在國外經(jīng)過近四十年的發(fā)展，已經(jīng)成為電網(wǎng)現(xiàn)代化管理中不可缺少的組成部分，是提升用戶服務(wù)質(zhì)量和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要手段。鑒于配電網(wǎng)的特殊性，多種通信方式的混合是配電自動化發(fā)展和推廣的必經(jīng)之路。配電自動化相比較調(diào)度自動化和變電站自動化而言是起步較遲的專業(yè)領(lǐng)域。尤其是在我國，對配電自動化技術(shù)的研究和應(yīng)用是近十幾年的事情，而大面積的試點和實踐也僅僅有十年左右的時間，總體處于研究探索階段。國外自上世紀(jì)七十年代起就進(jìn)行配電自動化技術(shù)的研究和應(yīng)用，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，城市配電網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)成型且網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較完善，所以給配電自動化創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。 在配電通信方面，光纖通信是最理想的配電自動化通信方式；其次，配電線路載波通信和利用無線公網(wǎng)通信也是比較廣泛采用的通信手段。歐美比較偏重光纖和無線通信；而日本曾偏重采用載波通信方式；韓國曾偏重租賃公共通信資源，但后來它們都改為電力通信專網(wǎng)與各種通信方式的綜合使用。從目前的技術(shù)條件看，沒有一種單一的通信方式能夠全面滿足各種規(guī)模的配電自動化的需要。因此，多種通信方式的混合使用是國外配電自動化系統(tǒng)中的普遍做法。在無線公網(wǎng)電力二次安全防護(hù)方面，國外大部分沒有做特定的安全防護(hù)，而新加坡則是采用在公網(wǎng)通信芯片上進(jìn)行特殊定制的方式。我國(指大陸地區(qū))配電自動化的技術(shù)研究起步于二十世紀(jì)九十年代初，而真正開展試點項目和較大范圍內(nèi)的工程化實施是從九十年代中后期開始至今。在1998年之后，隨著大范圍城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的開展，在多個省份和直轄市掀起了配電自動化技術(shù)試點和應(yīng)用的熱潮。然而，由于技術(shù)和管理上的許多原因，大多數(shù)早期建設(shè)的配電自動化系統(tǒng)沒有達(dá)到預(yù)期的效果，有一些甚至沒有怎么運行就被閑置或廢棄了，其中通信通道的制約是影響其健康發(fā)展的重要因素之一。從2004年開始，國內(nèi)許多電力公司和供電企業(yè)都對前一輪的配電自動化進(jìn)行反思和觀望，慎重地對待配電自動化工作的開展。隨著無線公網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，利用無線公網(wǎng)實現(xiàn)配電自動化數(shù)據(jù)傳輸也逐漸普及。而在無線公網(wǎng)上的安全通信問題仍未得到有效解決。根據(jù)電監(jiān)會電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案的部署和要求，“縣調(diào)自動化、配網(wǎng)自動化、負(fù)荷管理系統(tǒng)與被控對象之間的數(shù)據(jù)通信可采用縣級專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，不具備專網(wǎng)條件的也可采用公用通信網(wǎng)絡(luò)，但必須采取數(shù)據(jù)加密等有效安全防護(hù)措施”。使用無線公網(wǎng)方式進(jìn)行通信能夠有效解決通信通道建設(shè)的重大難題，但其面臨著黑客攻擊、服務(wù)商管理不善等安全風(fēng)險，會給電網(wǎng)帶來無法預(yù)計不良后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的安全無線數(shù)據(jù)通信裝置，在保證配網(wǎng)數(shù)據(jù)安全有效傳輸?shù)那疤嵯?，實現(xiàn)在公網(wǎng)中配電自動化遠(yuǎn)方遙控功能。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)分為主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)包括主板，在所述主板上集成有CPU、至少一個ROM模塊、FLASH模塊、GPRS模塊、 包含有電子證書的硬件加密模塊、串口接口、電源接口、SIM卡接口、天線，所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)還包括
用于配置所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和拔號用戶的靜態(tài)IP，將各用戶的用戶名、密碼以及靜態(tài)IP進(jìn)行綁定的管理與配置模塊；
用于在所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間提供網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)接入模塊；
用于所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)進(jìn)行身份驗證的身份驗證模塊；
用于數(shù)據(jù)加密和在所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間建立安全傳輸隧道的VPN模塊； 用于控制遠(yuǎn)程客戶訪問內(nèi)部網(wǎng)主機(jī)的防火墻模塊； 用于將網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用層數(shù)據(jù)從內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)中剝離的網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊。所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)還包括日志與審計模塊。所述ROM模塊的數(shù)目設(shè)置為二。所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間通過設(shè)置在所述SIM卡接口內(nèi)的SIM卡建立通信鏈路。所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)還包括電力專用通信協(xié)議規(guī)則審核模塊。本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明設(shè)置了管理與配置模塊、網(wǎng)絡(luò)接入模塊、身份驗證模塊、VPN模塊、網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊等模塊，對配電自動化系統(tǒng)無線公網(wǎng)通信數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，對傳輸過程中所有安全風(fēng)險點開展研究，針對各安全風(fēng)險點采取相應(yīng)措施，通過數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名、硬件綁定等方式，所以，本發(fā)明在保證配網(wǎng)數(shù)據(jù)安全有效傳輸?shù)那疤嵯?，實現(xiàn)在公網(wǎng)中配電自動化遠(yuǎn)方遙控功能，提供了一種新的安全無線數(shù)據(jù)通信裝置，解決了目前存在較為突出的配網(wǎng)通信建設(shè)中的矛盾和問題，為全省乃至全國的配電自動化推廣及實用化提供道路，為智能電網(wǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。此外，本發(fā)明還設(shè)置有日志與審計模塊，用于對遠(yuǎn)程客戶的通訊進(jìn)行記錄、查詢， 為日后追查提供依據(jù)。而網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)置則滿足了以串口方式通信的電力專用通信規(guī)約的要求，可以按數(shù)據(jù)幀審核其傳輸方向、控制屬性、內(nèi)容審核及重新共線組幀，提高電力遠(yuǎn)動設(shè)備受控的安全強度。


圖1是本發(fā)明主板上的方框示意圖； 圖2是所述FLASH模塊的內(nèi)部示意圖；圖3是本發(fā)明在實施例中設(shè)置的示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，分為主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)包括主板1，所述主板1上集成了 CPU2、兩個ROM模塊3、FLASH模塊4、GPRS模塊5、包含有電子證書的硬件加密模塊6、串口接口 7、電源接口 8、SIM卡接口 9、天線10。所述電源接口連接有24V直流電源。所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間通過設(shè)置在所述SIM卡接口(9)內(nèi)的SIM卡建立通信鏈路。本發(fā)明還包括有管理與配置模塊11、網(wǎng)絡(luò)接入模塊12、身份驗證模塊13、VPN模塊14、防火墻模塊 15、網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊16、日志與審計模塊17、電力專用通信協(xié)議規(guī)則審核模塊18。所述管理與配置模塊11、所述網(wǎng)絡(luò)接入模塊12、所述身份驗證模塊13、所述VPN模塊14、所述防火墻模塊15、所述網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊16、所述日志與審計模塊17、所述電力專用通信協(xié)議規(guī)則審核模塊18均嵌入在所述FLASH模塊4內(nèi)。所述管理與配置模塊11用于配置所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和拔號用戶的靜態(tài)IP，將各用戶的用戶名、密碼以及靜態(tài)IP進(jìn)行綁定。所述網(wǎng)絡(luò)接入模塊12用于在主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間通過所述GPRS模塊5提供網(wǎng)絡(luò)連接，所述GPRS模塊5給予響應(yīng)，所述CPU2向所述GPRS模塊5發(fā)送指令或數(shù)據(jù)，就可以通過設(shè)置于所述SIM卡接口 9內(nèi)的SIM 卡建立起通訊鏈路。所述身份驗證模塊13用于主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)進(jìn)行身份驗證，所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)必須向?qū)Ψ匠鍪咀约旱碾娮幼C書，各自驗證對方為自己所信任才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)送的數(shù)據(jù)被加密。通過所述硬件加密模塊6獲得電子證書。所述VPN模塊14用于數(shù)據(jù)加密和在主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間建立安全傳輸隧道，以及遠(yuǎn)程訪問內(nèi)部網(wǎng)主機(jī)的能力。在所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)上，所述串口接口 7收到的數(shù)據(jù)，將被所述VPN模塊14 加密后通過所述GPRS模塊5發(fā)送給主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)上；所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)上的GPRS模塊5收到的數(shù)據(jù)，將被解密然后從所述串口接口 7發(fā)送到內(nèi)部網(wǎng)的主機(jī)上。所述防火墻模塊15用于控制遠(yuǎn)程客戶訪問內(nèi)部網(wǎng)主機(jī)。所述網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊16用于將網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用層數(shù)據(jù)從內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)中剝離，以串口方式與內(nèi)網(wǎng)安全隔離， 保證內(nèi)網(wǎng)不受外網(wǎng)利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議漏洞攻擊。日志與審計模塊17用于對遠(yuǎn)程客戶的通訊進(jìn)行記錄、查詢，為日后追查提供依據(jù)。對于以串口方式通信的電力專用通信規(guī)約，利用所述電力專用通信協(xié)議規(guī)則審核模塊18，可以按數(shù)據(jù)幀審核其傳輸方向、控制屬性、內(nèi)容審核及重新共線組幀，提高電力遠(yuǎn)動設(shè)備受控的安全強度。如圖3所示，本發(fā)明的實施方式為被叫內(nèi)部網(wǎng)/設(shè)備19通過串口接口與本發(fā)明被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)20相連接，所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)20 外圍還連接有被叫普通PC機(jī)23，所述被叫普通PC機(jī)23對所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)20進(jìn)行配置。主叫內(nèi)部網(wǎng)/設(shè)備22通過串口接口與主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)21進(jìn)行連接，連接在外圍的主叫普通PC機(jī)24對所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)21進(jìn)行配置。在對配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)進(jìn)行配置的過程中，對網(wǎng)絡(luò)、路由、防火墻規(guī)則等進(jìn)行設(shè)置。主叫和被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)在通過雙向的身份認(rèn)證后， 在主叫和被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間建立一個安全的VPN隧道連接，所有數(shù)據(jù)包都要經(jīng)過所述防火墻模塊15的檢測，符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包將經(jīng)過所述VPN模塊14的處理后在兩者之間傳輸。在VPN安全隧道建立好以后，可以實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的資源共享。還可以在配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間連接串口線，通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)動兩端的數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明 對配電自動化系統(tǒng)無線公網(wǎng)通信數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，對傳輸過程中所有安全風(fēng)險點開展研究，針對各安全風(fēng)險點采取相應(yīng)措施，通過數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名、硬件綁定等方式，研制一種新的安全無線數(shù)據(jù)通信裝置，在保證配網(wǎng)數(shù)據(jù)安全有效傳輸?shù)那疤嵯?，實現(xiàn)在公網(wǎng)中配電自動化遠(yuǎn)方遙控功能。安全無線通信技術(shù)的成功突破和推廣能夠使配電自動化大范圍工程實施成為可能，解決目前存在較為突出的配網(wǎng)通信建設(shè)中的矛盾和問題，為全省乃至全國的配電自動化推廣及實用化提供道路，為智能電網(wǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)通信建設(shè)領(lǐng)域。需要注意的是，上述僅以優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，并不能就此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，因此在不脫離本發(fā)明思想的情況下，凡運用本發(fā)明說明書和附圖部分的內(nèi)容所進(jìn)行的等效變化，均理同包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，分為主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)包括主板(1)，在所述主板(1)上集成有CPU (2 )、至少一個ROM模塊(3 )、FLASH模塊(4)、GPRS模塊(5 )、包含有電子證書的硬件加密模塊(6)、串口接口(7)、電源接口(8)、SIM卡接口(9)、天線(10)，其特征在于，所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)還包括用于配置所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和拔號用戶的靜態(tài)IP，將各用戶的用戶名、密碼以及靜態(tài)IP進(jìn)行綁定的管理與配置模塊(11)；用于在所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間提供網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)接入模塊(12)；用于所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)進(jìn)行身份驗證的身份驗證模塊(13)；用于數(shù)據(jù)加密和在所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間建立安全傳輸隧道的VPN模塊(14)； 用于控制遠(yuǎn)程客戶訪問內(nèi)部網(wǎng)主機(jī)的防火墻模塊(15 )； 用于將網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用層數(shù)據(jù)從內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)中剝離的網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)還包括日志與審計模塊(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述ROM模塊 (3)的數(shù)目設(shè)置為二。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)與所述被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)之間通過設(shè)置在所述 SIM卡接口(9)內(nèi)的SIM卡建立通信鏈路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)還包括電力專用通信協(xié)議規(guī)則審核模塊(18)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的安全無線數(shù)據(jù)通信裝置，在保證配網(wǎng)數(shù)據(jù)安全有效傳輸?shù)那疤嵯?，實現(xiàn)在公網(wǎng)中配電自動化遠(yuǎn)方遙控功能。本發(fā)明分為主叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)和被叫配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)，所述配網(wǎng)嵌入式遠(yuǎn)動通信安全網(wǎng)關(guān)包括主板(1)，在所述主板上集成有CPU(2)、至少一個ROM模塊(3)、FLASH模塊(4)、GPRS模塊(5)、包含有電子證書的硬件加密模塊(6)、串口接口(7)、電源接口(8)、SIM卡接口(9)、天線(10)，本發(fā)明還包括管理與配置模塊、網(wǎng)絡(luò)接入模塊、身份驗證模塊、VPN模塊、防火墻模塊、網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)通信建設(shè)領(lǐng)域。
文檔編號H04L29/08GK102307161SQ20111024869
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者代衛(wèi)星, 劉智勇, 翁奕珊, 陳良漢 申請人:廣東電網(wǎng)公司珠海供電局, 珠海市鴻瑞信息技術(shù)有限公司