[00138376]基于RFID技术的高安全电子封印产品研制及其防窃电应用

目前,全国范围内非法窃电行为屡禁不止、日益猖獗,而且方法越来越隐蔽。全国一年的窃电量可达到75亿千瓦时。据统计,全国80%以上的非法窃电行为,都是通过非法开启电能表表盖的途径实现。对比几款计量设备加封产品,铅封仅为物理防拆;普通卡扣式封印成本低,但易被仿制,和铅封一样,没有信息记录功能;条形码,携带信息量少,信息安全级别低。国网四川省电力公司计量中心联合北京智芯微电子科技有限公司组成项目组,历时10年,开展了RFID系统设备安全认证机制研究、基于RFID技术的电子封印研发以及电子封印防窃电应用管理系统构建的研究工作。 一、项目主要研究内容 本项目技术特点有： （1）提出了基于三段式非线性动力系统混沌方程的随机数发生器,提出了真随机数与伪随机数异或的后处理方法,解决了传统两段式混沌随机数发生器参数约束严格、电路稳定性差的难题,提高了随机数输出质量和效率,有效提升了芯片的安全防护性能。 （2）提出了一种故障注入时输出无效信息的分组密码算法防攻击方法,有效抵抗了对分组算法的双点故障攻击。基于该方法,研发了中国电力行业首款带国产SM7算法的RFID芯片,实现了RFID芯片和读写设备间的双向认证,有效保证数据交互的机密性、完整性、抗抵赖、身份鉴别等特性。 （3）提出了小型化天线仿真模型建立的流程及电子封印性能测试方法,基于该方法设计了电子封印天线,直径小于9毫米、厚度0.2毫米,在该天线基础上,研制了适用于计量设备的高安全小型化防拆电子封印产品,实现了计量设备与电子封印嵌入式一体化安装,有效提高了计量设备防拆的安全系数。 （4）提出了针对计量设备电子封印的防窃电应用体系,考虑电力计量设备检定巡检业务数据安全准入的要求和复杂电磁环境因素,在电子封印发行、检定、现场施封环节加入SM7认证安全管控机制,全程依据RFID自动识别完成数据交互,与现行电力防窃电应用相比更切合实际需求,适用多种计量装置,安全系数更高。 二、项目的主要技术指标 为有效提高电力封印产品的质量和智能化水平,满足电网公司生产调度一体化平台自动化管理的需求,实现高安全的要求,本项目采用环保型材料,研制出带有芯片的高安全电子封印产品。 传统高频RFID电子标签的天线尺寸一般为5厘米以上,为了将本产品放置在外壳尺寸为直径10毫米、高度为2毫米的圆柱形塑料外壳中,考虑到外壳塑料的厚度,本产品采用圆弧结构设计,开发出直径小于9毫米、厚度0.2毫米的天线。考虑到外壳安装过程中,RFID电子标签边缘可能被破坏,因此在设计中将RFID电子标签的芯片放置在标签的圆心位置。同时,天线进行了易损凸头的设计,保证启封时完全破坏天线。 三、项目与国内外同类技术比较 与传统的随机数发生器相比,本项目提出了基于三段式分段函数的混沌方程,用模拟电路实现高速随机数发生器。在加密方式上,本项目采用基于国密安全算法双向授权认证的,芯片级硬加密技术,并提出相应的密钥管理方法和方案,比普通密码算法安全认证的软件加密方式,安全性能更高。本项目的分组密码算法防攻击方法,也取得了发明专利一项。 本项目提出了小型化高安全防拆RFID电子封印设计,指标优于通用型电子封印。本项目将电子封印与计量设备进行一体设计封装,电子封印具有防拆特性。 本项目通过了国家一级查新单位四川省科学技术信息研究所中文查新,以及教育部科技查新工作站（D01）的外文查新。查新结果显示,除本项目成果外,国内外均未见相关的文献报道。 四、取得的成果和推广应用 （1）取得的成果 本项目在标准制定、论文发表、专利申请等方面取得了丰硕的研究成果： 标准制定方面：制定了四川省电力公司企业标准《计量用RFID电子标签检验技术规范》。 论文发表方面：已发表6篇科技论文,其中EI检索1篇。 专利申请方面：共授权受理10项国家专利,已授权7项。其中4项发明专利,5项实用新型,1项外观专利。 （2）推广应用 项目成果在国网四川省天府公司、阿坝公司等单位进行了成果应用,在四川省范围内推广,每年可以节约成本和增加收入2929.63万元,取得了非常好的经济效益和社会效益。项目成果为防窃电提供技术支撑,对有效提升用电检查智能化水平、保障信息安全、提高电力企业经济效益和维护社会健康稳定发展等具有重要意义。