。參照圖1的網絡結構模型，為了給所有的主站和從站分發密鑰，KDC將配置在中心站的一臺服務器上，使用集中式的密鑰分配方式。

二、結合負荷管理系統數據特點的加密方案

因為電力負荷管理系統在有限傳輸帶寬下要求特別短的反映時間，所以采用增強型的三層體系結構(EPA)，如圖2所示。與傳統的ISO七層模型相比較，簡化了層次結構，有利于數據的實時傳輸。

在物理層上不作數據加密，而在鏈路層和應用層上分別用不同的加密方式。在主站和從站的通信控制程序中分別加入針對這兩層的加解密模塊，而密鑰管理方案在通信雙方的源程序中實現。

1、應用層的數據加密方式

圖3是應用層幀結構，應用層協議根據功能碼AFN的區分，將數據分成不同的類型，如確認、復位、中繼站命令、設置參數、查詢等。由前文的分析可知，負荷管理系統的數據對于時效性的要求各有不同，在各種數據中又根據保密性的要求分成不同的級別。因此按照AFN的區分采用不同的加密方式，對應用層的所有字節統一進行加密。在發送端根據級別進行數據文件加密，對應的在接收端進行相應的數據文件解密。所有的程序都是嵌入到通信控制程序之中來完成的。

2、鏈路層的數據文件加密方式

圖4是鏈路層幀結構，鏈路層協議對時效性要求比較高，其中的開始字符和結束字符在傳輸中對于幀的開始和結束的界定尤其重要，因此不參與數據文件加密。對于提出報文長度、控制域、地址域及校驗和等使用實時加密方案;為了提高加密速度和保密性能，對于已經加密過的應用層數據采用和鏈路層其他數據域相同的實時加密方案。這樣，既提高對應用層數據的加密效果，同時由于鏈路層采用統一的加密方案，對于加密和解密的時間也作了有效的壓縮，以適應這一層協議對時效性的較高要求。

3、加密算法和密鑰長度的選擇

非對稱加密算法安全性較高，抗攻擊能力強，但是在目前存在一些工程上的缺點，如加密算法一般比較復雜，加密、解密速度慢等。因此在加密算法中普遍采用對稱加密和非對稱加密相結合的混合加密體制。

(1)密鑰傳送一般使用非對稱加密算法，如果使用RSA生成密鑰信息時，512 bit在短期內仍然是安全的。但是，隨著硬件設備的不斷發展和攻擊算法的提高，很可能不久就要采用768 bit或者1024 bit長度的密鑰來保證電力系統中數據安全的需要。

(2)對稱加密算法應用于數據加密加密，速度要比相同密鑰長度的非對稱算法要高出一個數量級左右。因此負荷管理系統數據的加密將采用對稱加密算法。

常用的加密算法有DES、IDEA和RC4。本文推薦使用標準長度的密鑰，加密算法程序簡單：DES有效密鑰長度56 bit，IDEA密鑰長度128 bitO最快速的加密算法是RC4，比DES加密算法快10倍左右，密鑰長度40 bit。密鑰在傳送過程中將采用RSA加密算法。對于鏈路層的數據文件加密將統一采用RC4加密算法。而對于應用層的加密算法，根據AFN來區分的加密等級，將選擇不同的對稱算法來進行數據文件加密。

三、加密方案的效果及對系統的影響

對負荷管理系統的數據文件加密，必然會帶來一定的時間開銷。在有效地提高系統的安全性能的前提下，要保證不會對系統運行的時效性造成較大的影響。影響無線網絡環境的實時性能的因素有：數據打包拆包，身份認證，數據文件加密、解密，數據的網絡連接時間，網絡延遲等。與不加密相比，影響響應時間的因素即身份認證和數據文件加密、解密的時間。身份認證的開銷并不大，而對無線網絡中的身份認證不必須在數據傳輸時進行，可以規定系統間隔一定時間即對全網的登錄設備進行身份確認。因此，加密帶來的時間開銷可以簡單的視作數據文件加密、解密的時間。

在加密方案中，選取了一種負荷管理終端常用的ARM7系列32位處理器AT91FR40162，時鐘頻率為70 MHZ。對加密和不加密兩種情況下的時間性能進行了比較。加密算法是用C語言進行實現的，表1和表2中的時間數值均為1萬次隨機數據的處理時間的算術平均值。實驗時的無線網絡傳輸速率為1200 bpS。

(1)CDMA或GPRS通信方式，僅采用端到端的加密方式，加密算法為RC4，表1中的數據長度為物理層的l幀的數據長度。

(2)數傳電臺通信方式，采用端到端加密和鏈路加密的復合加密方式，為方便數據比對，兩者均采用RC4加密算法，表2中的數據長度模擬用戶一天的電能質量