本发明专利技术公开了一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表，其中，包括水电表1及与之信息交互的后台控制端2；所述水电表1包括用于检测用水及用电信息的数据源模块101；所述水电表1通过第一无线通讯模块102与所述后台控制端2的第二无线通讯模块201通讯连接；本发明专利技术具备如下优点：双向加密：该方案采用双向加密，即不仅在水电表与服务器之间传输数据时进行加密处理，同时在服务器传输数据到水电表时也进行加密处理，有效提高了数据的安全性。使用混沌加密算法：与传统的加密算法不同，双通秘钥的混沌加密式智能安全水表采用混沌加密算法，该算法具有随机性、非线性、复杂度高等特点，可以有效防止攻击者的破解攻击。效防止攻击者的破解攻击。效防止攻击者的破解攻击。
【技术实现步骤摘要】
一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表及其加密方法
[0001]本专利技术涉及物联网水电表
，特别涉及一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表及其加密方法。
技术介绍
[0002]传统物联网智能水表的
技术介绍
主要是通过将水表内部的机械结构与电子元件相结合，实现对水表读数、水流量、水压等数据的测量、存储和传输。这些智能水表通常具有以下技术特点：
[0003]机械结构技术：传统水表的核心是一个机械结构，它由一个涡轮、一个齿轮传动系统和一组数字式机械读数器组成。智能水表基于传统水表的机械结构，通过添加微处理器和传感器等电子元件，实现自动读数和数据传输的功能。
[0004]电子技术：智能水表通常集成了多种电子元件，如传感器、微处理器、存储器和通信模块等，以实现实时数据采集、存储和传输。
[0005]通信技术：智能水表通常通过无线网络、有线网络或蜂窝网络等技术，将数据传输到云端服务器或数据中心，以实现数据的远程监控和管理。
[0006]智能水表可以广泛应用于工业、商业和家庭等场景，能够实现远程监控、智能缴费、用水量控制和管网管理等功能，极大地提高了水资源的利用效率和水务管理的智能化水平。
[0007]传统的物联网水电表通常使用传统的加密方式，如AES、DES等，其加密方式是单向的，如中国专利技术专利CN202110658612.X所示，这类加密方法只有在水电表与后台服务器之间传输数据时，才会进行加密处理。而数据从服务器传输到水电表时则不进行加密处理。这样就会存在一定的风险，因为攻击者可以通过拦截服务器和水电表之间的通信线路，获取到传输的数据。
[0008]为此，提出一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表及其加密方法。
技术实现思路
[0009]有鉴于此，本专利技术实施例希望提供一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表及其加密方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
[0010]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0011]第一方面
[0012]一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表，其中，包括水电表及与之信息交互的后台控制端；所述水电表包括用于检测用水及用电信息的数据源模块；所述水电表通过第一无线通讯模块与所述后台控制端的第二无线通讯模块通讯连接；
[0013]以上为传统水电表及互联网系统所应用的后台控制端的连接与通讯原理；在此基础上，所述水电表还包括第一加密模块，所述第一加密模块产生随机的双通加密密钥和初始化向量，对输入的明文数据进行加密，并将其转换为密文输出传递至所述后台控制端；
[0014]在具体应用时，所述MCU模块接收所述数据源模块检测的数据，并与所述第一加密模块交互连接及加密，随后所述MCU模块将加密后的信息传递至所述第一无线通讯模块，并无线传递至所述后台控制端的所述第二无线通讯模块；
[0015]之后，所述CPU将信息传递至数据寄存器存储。
[0016]其中在一种实施方式中：所述后台控制端还包括与所述CPU交互连接的第二加密模块和验证模块；所述第二加密模块和所述验证模块分别对所述第一加密模块的输出信息生成加密后的数据并管理密钥和初始化向量等加密参数、对所述第一加密模块的输出信息使用不同的测试向量进行验证。
[0017]在应用时，通过第二加密模块产生随机的加密密钥和初始化向量，从而保证加密的安全性。同时，它还具备加密和解密的能力，可以对输入的明文数据进行加密，并将其转换为密文输出。同样地，它也可以对输入的密文数据进行解密，得到明文数据。
[0018]在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述第二加密模块和所述验证模块分别为NXPACH模块和BIST模块；所述CPU向所述NXPACH模块发送需要加密的数据和密钥，所述NXPACH模块对数据进行加密，并返回加密后的数据；所述BIST模块不断检测所述CPU和所述NXPACH模块之间的信息交互状态。
[0019]其中在一种实施方式中：所述第一加密模块包括随机数发生器和混沌模块；所述随机数发生器接收所述MCU模块传递的所述数据源模块所检测的信息，所述随机数发生器生成初始化向量IV于所述混沌模块；所述混沌模块输出将通过异或XOR运算与原始数据流进行混合，生成加密后的数据流。
[0020]在整套第一加密模块中，随机数发生器的输出将作为混沌模块的输入之一，另外一个输入是一个初始化向量(IV)，这个向量是随机数发生器。混沌模块的输出将通过异或(XOR)运算与原始数据流进行混合，生成加密后的数据流。整套第一加密模块103的输出是加密后的数据流。
[0021]在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述随机数发生器为噪声源模块。
[0022]其中在一种实施方式中：所述混沌模块包括y(n)计算模块与XOR模块；所述y(n)计算模块与所述XOR模块通过内置的反馈器共同交互，随机生成所述初始化向量IV的位置和值来实现初始向量的设置，产生随机数及加密密钥。
[0023]XOR模块的输入是y(n)和x(n)以及w(n)和(kXORk)，其中y(n)和x(n)是随机数发生器和混沌电路的输出，w(n)是外部环境的干扰噪声，(kXORk)是密钥的异或值。XOR模块的输出是加密后的密文z(n)。
[0024]第二方面
[0025]一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表的加密方法，该加密方法包括如下步骤：
[0026]S1、水电表通过数据源模块检测用水及用电信息，基于第一加密模块对数据生成混沌序列；生成的混沌序列和随机噪声序列结合在一起，作为加密通信过程中的密钥；
[0027]S1.1、所述第一加密模块的加密公式为：
[0028]y(n+1)＝ay(n)(1
‑
y(n))+k*x(n)z(n)＝x(n)XORy(n)XORw(n)
[0029]z(n)＝x(n)XORy(n)XORw(n)
[0030]其中，x(n)表示所述数据源模块采集到的数据，y(n)表示混沌序列，w(n)表示噪声序列，z(n)为加密后的输出结果；
[0031]S2、在物联网水电表系统中，引入系统管理员使用k1作为密钥；
[0032]S2.1、在加密通信过程中，首先将明文数据通过XOR运算与前一个加密块相结合，然后与混沌序列和噪声序列相结合，形成密文；在后台控制端，接收到的密文通过相同的过程进行解密，以获得原始数据；
[0033]S2.2、入系统管理员使用k1作为主要密钥，而k2可以用作备用密钥：
[0034]y(n+1)＝ay(nX1
‑
y(n))+kx(n)+bw(n)
[0035]z(n)＝x(n)XORyn)XORw(n)XOR k1
[0036]b表示秘钥参数，w(n)表示噪声序列，k1表示由秘钥生成的密钥；
[0037]S3、引入系统管理员本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表的加密方法，其特征在于，所述加密方法包括如下步骤：S1、水电表(1)通过数据源模块(101)检测用水及用电信息的数据，基于第一加密模块(103)对所述数据生成混沌序列；生成的混沌序列和随机噪声序列结合相结合，作为加密通信过程中的密钥；S1.1、所述第一加密模块(103)对所述数据的加密公式为：y(n+1)＝ay(n)(1
‑
y(n))+k*x(n)z(n)＝x(n)XORy(n)XORw(n)z(n)＝x(n)XORy(n)XORw(n)其中，x(n)表示所述数据源模块(101)采集到的数据，y(n)表示混沌序列，w(n)表示噪声序列，z(n)为加密后的输出结果；S2、在物联网水电表系统中，引入系统管理员使用k1作为密钥；S2.1、在加密通信过程中，首先将明文数据通过XOR运算与前一个加密块相结合，然后与混沌序列和噪声序列相结合，形成密文；在后台控制端(2)，接收到的密文通过相同的过程进行解密，以获得原始数据。2.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，在所述S2中，还包括：S2.2、引入系统管理员使用k1作为主要密钥，k2用作备用密钥：y(n+1)＝ay(nX1
‑
y(n))+kx(n)+bw(n)z(n)＝x(n)XORyn)XORw(n)XORk1b表示秘钥参数，w(n)表示噪声序列，k1表示由秘钥生成的密钥。3.根据权利要求2所述的加密方法，其特征在于，还包括：S3、如果主密钥失效，使用备用密钥保障通讯；结合所述S1和所述S2，生成混沌序列和随机噪声序列，将它们与明文数据进行XOR运算，形成第一加密块；S3.1、将所述第一加密块与前一个加密块进行XOR运算，然后与第二个密钥k2进行XOR运算，生成第二加密块；S3.2、将所述第一加密块、所述第二加密块进行XOR运算，生成最终的密文；在所述后台控制端(2)，接收到的密文通过相同的过程进行解密，以获得原始数据；S3.3、所述S3的加密过程为：y(n+1)＝ay(n)1
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y(n))+kx(n)+bw(n)z(n)＝x(n)XORy(n)XORw(n)XOR(k1XORk2)k1和k2表示两个不同的密钥。4.一种双通秘钥的混沌加密式智能安全水表，其特征在于，采用如权利要求1
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3任一项所述的加密方法进行加密，所述安全水表包括水电表(1)及与之信息交互的后台控制端(2)；所述水电表(1)包括用于检测用水及用电信息的数据源模块(101)；所述水电表(1)通过第一无线...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵四海，李建炜，常兴智，张军，王再望，党政军，谭忠，王娜，
申请(专利权)人：张伟，
类型：发明
国别省市：
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