智能变电站站内安全通信的密钥管理分析

李广华，王自成，顾 浩，陶士全

（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京211102）

0 引言

目前智能变电站广泛采用了标准化、开放式的通信协议，如IEC 61850 通信协议。通信协议标准化提高了系统互操作性，但也带来了安全风险。在安全领域，通常基于公开密钥体系，采用端对端身份验证与加密的方法来应对日益突出的安全风险［1-3］，如IEC 62351、IEC 62443 标准体系［4-10］。密钥管理是公开密钥体系的基础［8］，它不仅影响系统的安全性，还涉及系统的可靠性、有效性和经济性［11-13］。虽然目前智能变电站进行了一些基于密码学通信技术的应用探索［14-18］，但针对变电站的密钥管理还缺乏全面、系统性的研究与探索。

1 密钥管理

公钥密码学最大作用是数字签名，提供端对端的身份鉴别［11］。在公开密钥体系中，密钥由公钥和私钥组成；私钥主要用作数字签名，提供不可否认性；公钥用来解密，验证用户身份。在该系统中，公钥的真实性与完整性，私钥的机密性是该体系的最大挑战。因此，在变电站网络安全系统中，安全可靠的密钥管理是必要的前提条件。

密钥管理涉及密钥从产生到销毁的全过程，其中密钥的分发与存储是最大的难题［11］。在公开密钥体系中，实体需保证私钥的私密性，而公钥通过数字证书的方式进行公开发放。数字证书包含了实体的身份标识、公钥、有效期等信息；可信机构负责对实体身份等信息的真实性、完整性审核，经数字签名后进行证书颁发［19-21］。数字证书实现了实体与公钥的绑定，在它们之间建立了一种信任与验证机制。……