【CPEM全國電力設(shè)備管理網(wǎng)】 隨著配電網(wǎng)智能化終端數(shù)量逐步增多，配網(wǎng)智能化水平不斷提高，配網(wǎng)設(shè)備通信在網(wǎng)絡(luò)安全方面將面臨極大考驗(yàn)，一旦網(wǎng)絡(luò)安全屏障被攻破，核心數(shù)據(jù)會(huì)遭到泄露，配網(wǎng)設(shè)備遠(yuǎn)方控制權(quán)限還可能被外部截獲，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨極大威脅。

隨著配電網(wǎng)智能化終端數(shù)量逐步增多，配網(wǎng)智能化水平不斷提高，配網(wǎng)設(shè)備通信在網(wǎng)絡(luò)安全方面將面臨極大考驗(yàn)，一旦網(wǎng)絡(luò)安全屏障被攻破，核心數(shù)據(jù)會(huì)遭到泄露，配網(wǎng)設(shè)備遠(yuǎn)方控制權(quán)限還可能被外部截獲，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨極大威脅。

一、傳統(tǒng)通信加密模式面臨挑戰(zhàn)

目前配電智能化終端的內(nèi)部均置有加密芯片，采用經(jīng)典密碼體系，通過非對(duì)稱加密模式與主站系統(tǒng)進(jìn)行通信，這種加密方式雖然密鑰分發(fā)簡(jiǎn)單，公鑰公開發(fā)布，根密鑰固定，但仍然存在被破解的風(fēng)險(xiǎn)。隨著計(jì)算機(jī)算力的提升，尤其是量子計(jì)算的出現(xiàn)，越來越容易通過公鑰反推出私鑰，進(jìn)而進(jìn)行暴力破解，目前國內(nèi)外已有多個(gè)國際通用加密算法被破解。

二、量子保密技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生

量子保密通信基于量子的三大物理特性，可有效保障對(duì)稱密鑰的安全生成和分發(fā)，可實(shí)現(xiàn)一次一密和量子密鑰等長加密。香農(nóng)的信息論原理告訴我們，如果同時(shí)滿足三個(gè)條件：（1）對(duì)稱密鑰真隨機(jī)；（2）每次通信都更換密鑰；（3）每次使用的密鑰都不低于明文的長度，就可實(shí)現(xiàn)目前安全等級(jí)最高的數(shù)據(jù)通信。

量子保密通信具備最高的安全性

量子保密通信打破傳統(tǒng)通信的密鑰分發(fā)方式，使用單個(gè)的光量子（單光子）態(tài)攜帶密鑰信息，從物理原理上確保了密鑰生成的真隨機(jī)性、密鑰分發(fā)的高安全性、量子秘鑰的高質(zhì)量性和密鑰更新的高可控性，再結(jié)合傳統(tǒng)對(duì)稱加密的應(yīng)用體系，可保障數(shù)據(jù)長期有效的安全傳輸。

量子保密通信的優(yōu)勢(shì)

經(jīng)典密碼與量子密碼的本質(zhì)區(qū)別只在于密鑰的生成和分發(fā)方式，在密鑰的使用上可完全替代傳統(tǒng)加密的應(yīng)用方式。量子加密區(qū)別于傳統(tǒng)加密，它主要和對(duì)稱密碼結(jié)合，使用量子信號(hào)來傳遞密鑰信息，可對(duì)抗量子計(jì)算威脅，基于物理原理彌補(bǔ)對(duì)稱密鑰體系安全缺陷，安全性上遠(yuǎn)要高于傳統(tǒng)加解密方式。

量子加密的密鑰分發(fā)采用量子信號(hào)，量子信號(hào)一旦被竊聽必然能發(fā)現(xiàn)，因此量子加密能夠?qū)钩懔孔佑?jì)算的破解，密鑰可實(shí)時(shí)更新，最高“一次一密”，安全性高。

量子密碼體系與經(jīng)典密碼體系的對(duì)比

量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中，量子密鑰的生成和分發(fā)通過光纖通道上編碼的單光子量子態(tài)進(jìn)行，以單光子為載體傳遞密鑰信息，該量子狀態(tài)在無外界干擾時(shí)可正常傳輸，一旦有外部因素干擾光纖（如切斷光纖進(jìn)行分光攻擊/偽注入攻擊等，或者通過光敏感設(shè)備進(jìn)行光路竊聽等干擾手段），都會(huì)對(duì)光量子信號(hào)產(chǎn)生擾動(dòng)，從而影響量子密鑰的生成，進(jìn)而系統(tǒng)上報(bào)異常狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)或者竊聽行為。

量子保密通信具備最高的安全性

三、試點(diǎn)應(yīng)用

量子保密通信技術(shù)在武漢已成功完成試點(diǎn)應(yīng)用，國網(wǎng)武漢供電公司設(shè)計(jì)完善技術(shù)方案，因地制宜部署設(shè)備，調(diào)整優(yōu)化組網(wǎng)方式，經(jīng)過多輪倉庫聯(lián)調(diào)以及信號(hào)測(cè)試，成功克服技術(shù)難題，最終實(shí)現(xiàn)了量子加密技術(shù)在配電自動(dòng)化終端的落地應(yīng)用。通過量子加密技術(shù)的引入，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在通信安全方面邁出堅(jiān)實(shí)一步，終端信息的保護(hù)得到了大幅加強(qiáng)，降低了數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，提升了系統(tǒng)抗干擾能力。

通過本次試點(diǎn)應(yīng)用，得到了以下成果：

（1）實(shí)現(xiàn)了量子加密通信技術(shù)在配電自動(dòng)化終端的落地應(yīng)用；

（2）解決了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)原加密系統(tǒng)密鑰無法實(shí)時(shí)更新、算法生成固定密碼等存在安全隱患的問題；

（3）實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)自動(dòng)化終端數(shù)據(jù)傳輸中一次一密、在線分發(fā)、密碼隨機(jī)的功能，有效提升當(dāng)?shù)嘏潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)的通信安全標(biāo)準(zhǔn)；

（4）提高了配網(wǎng)自動(dòng)化終端具有對(duì)抗量子計(jì)算的能力，進(jìn)一步提升配電自動(dòng)化安全防護(hù)能力，為配電自動(dòng)化領(lǐng)域的通信安全提供了可靠保障。

武漢公司量子保密試點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)

武漢公司在量子保密通信技術(shù)的成功應(yīng)用不僅是科技創(chuàng)新工作的一項(xiàng)重大突破，也是配電自動(dòng)化安全保障的重要里程碑。未來，武漢公司將持續(xù)深化量子保密通信技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，不斷擴(kuò)充應(yīng)用場(chǎng)景，用科技保供電，用創(chuàng)新促發(fā)展。

供稿：國網(wǎng)武漢供電公司  崔一洵

一審：易一成  劉威宏  劉一暢（技術(shù)審查）

二審：吳零松  朱國威

三審：謝宗喜

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