◆曹若愚 祖向荣

（华北电力大学（北京）控制与计算机工程学院 北京 102206）

高级量测体系（Advanced metering infrastructure，AMI）的主要特点是利用安全、可靠的通信网络实现用户与供电之间的双向数据交换，有效实施互动用电，是智能电网实现需求响应、能源管理等功能的基础，其可靠部署与安全运行是电网智能化的关键。智能电网是一个由分布式服务器和IoT 设备组成的复杂系统，先进的IoT 和M2M技术与智能电网的融合产生了许多新的不可预见的挑战，导致安全漏洞和恶意威胁。AMI 主要由三部分组成：智能电表（Smart Meter，SM），数据集中器（Data Concentration Unit，DCU）和计量数据管理系统（Metering data management system，MDMS）。SM 采集的用户用电数据经过DCU 传输到MDMS。SM 可定时或者实时获取用户侧的多种计量值，如用电量、用电功率、电压和电流等信息，然后由通信网络传输到DCU。DCU 将从智能电表收集到的计量值传输到MDMS 进一步处理。然而，SM 是AMI 网络的重要组成部件，是信息域、物理域和社会域多域融合的接口，在传输计量数值的过程中，不管是设备还是传输的数据都会面临各种威胁，例如窃听、节点伪造、重放攻击和拒绝服务攻击等，设备也可能会遭受人为的物理上的损毁，或设备本身老化影响其正常功能。因此应当设计合适的信息安全方案来保证数据和系统安全。

AMI 网络众多设备节点计算及存储资源受限，无法应对传统的通信和安全协议。因此，应认真考虑满足AMI 通信、计算与存储等具体开销要求的实用、轻量级的认证机制，在设计认证方案时必须综合考虑包括密钥分配与获取，密钥存储空间占用，加解密算法的选用，认证实现方法的复杂度等问题。……