风电机组通信系统安全研究

【摘要】： 随着新能源开发利用进程的加快,风力发电成为当今社会很热门的一个话题。我国风力资源极为丰富,风能利用一直很受政府重视,风电场的建设也在日趋扩大。在风电场的实际运行中,风电机组相关工作人员需要通过Internet远程访问风电机组获得所需实时信息,实行远程诊断与远程维护,保证风电场的正常运转。在各类用户与风电机组交换信息的过程中,监测数据与控制命令在基于TCP/IP的网络上很容易被未授权的用户窃听和篡改,这样的安全隐患对于风电机这种高成本,关系到国家安全的重要基础设施来说是绝对不允许的。 本文针对风电场风电机组控制器的嵌入式工作环境,根据IEC 62351-3标准的授权模型在安全方面提出的建议,设计了一款风电机组安全控制器;然后以客户远程访问内蒙古卓姿风电场为例,编程实现了一个风电机组安全控制器实例WT-key,经过系统测试,验证了该安全控制器在确保风电机组通信安全方面的有效性。本文所做的工作具体有以下几点: (1)从风电场实际需求出发,根据现有风电场SCADA系统的不足,设计了用户可以直接访问风电机组的风电机组远程访问模型,然后在继续沿用原来风电设备的基础上,依据IEC 62351-3标准在风电机组远程访问模型中添加了安全控制器,构建了风电机组安全远程访问模型确保用户在和风电机组进行通信时的访问控制安全和数据传输安全。 (2)在加解密技术基础上,针对硬加密的种种优点,使用一款密码芯片对风电机组安全控制器密码运算模块进行了详细设计;然后根据风电场实际情况引入基于角色的访问控制技术,对风电机组安全控制器的访问控制模块进行了详细设计;最后利用MatrixSSL技术,通过分析基于密码芯片的SSL嵌入化实现过程完成了通信安全模块的详细设计。 (3)以客户远程访问内蒙古卓姿风电场为例,构建了一个基于远程在线维护的网络,并在此网络基础上依据前面对安全控制器的详细设计方案实现了一个简单的安全控制器实例WT-key,并验证了它安全功能的有效性。 【关键词】：IEC 62351-3 安全控制器 访问控制 密码芯片 通信安全
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 研究背景9
• 1.2 问题的提出、现状与研究意义9-10
• 1.3 本论文主要工作10-12
• 第2章 风电机组远程通信模型12-17
• 2.1 需求分析12
• 2.2 总体设计12-15
• 2.2.1 SCADA 系统12-13
• 2.2.2 风电机组远程访问模型13-14
• 2.2.3 风电机组安全远程访问模型14-15
• 2.3 小结15-17
• 第3章 密码运算模块17-26
• 3.1 引言17
• 3.2 应用基础介绍17-20
• 3.2.1 加解密技术17-19
• 3.2.2 硬加密19-20
• 3.3 密码芯片二次开发20-25
• 3.3.1 密码芯片介绍20
• 3.3.2 软件编译环境的安装和配置20
• 3.3.3 密码芯片COS 程序开发20-21
• 3.3.4 下载运行21-22
• 3.3.5 应用程序接口开发22-25
• 3.4 小节25-26
• 第4章 访问控制模块26-30
• 4.1 引言26
• 4.2 应用基础介绍26-27
• 4.2.1 访问控制26
• 4.2.2 基于角色的访问控制26-27
• 4.3 访问控制模块设计27-29
• 4.4 小结29-30
• 第5章 通信安全模块30-38
• 5.1 引言30
• 5.2 应用基础介绍30-33
• 5.2.1 SSL30-32
• 5.2.2 MatrixSSL32-33
• 5.3 基于密码芯片的SSL 嵌入化实现33-37
• 5.3.1 总体方案33
• 5.3.2 SSL 嵌入化实现33-37
• 5.4 小结37-38
• 第6章 实验及测试38-49
• 6.1 引言38
• 6.2 实验环境38
• 6.3 实验方案38-47
• 6.3.1 访问控制组件42-44
• 6.3.2 通信安全组件44-47
• 6.4 测试结果47-48
• 6.5 小结48-49
• 第7章 结语49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-54
• 附录A（攻读硕士学位期间发表的论文）54-55
• 附录B（攻读学位期间参与科研项目及获奖情况）55

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