过程控制中数据加密技术应用

   【 摘 要 】 过程控制中数据安全问题日益凸显，将加密技术应用到该领域尤为必要。考虑过程控制实时性要求，利用高级加密算法对数据加密。采用中控CS4000过程控制装置为现场设备，西门子S7-300PLC为过程控制设备，配置组态软件的PC若干作为上位机和管理机，对上位机获取数据加密处理确保数据安全。
　　【 关键词 】 过程控制；高级加密算法；数据安全
　　1 引言
　　过程控制广泛应用于工业领域，20世纪80年代从CCS过渡到DCS，21世纪开始将以太网技术引入过程控制领域。
　　加密技术指利用加密算法对明文进行加密处理，变换为不可读的密文，从而实现信息隐藏和保护。20世纪70年代非对称加密技术出现，把密码学的研究和应用带到一种全新的方式，也为传统密码注入新的活力，加密技术作为一种主动防御技术被应用在互联网中以保障网络信息安全。
　　2 加密技术在过程控制中的作用
　　过程控制网络正以各种方式同互联网进行连接，传统网络的病毒、木马不断向过程控制网络扩散。影响过程控制网络安全的主要隐患包括入侵、拒绝服务攻击以及病毒攻击。其中以入侵最为严重，从2007年意大利的水利CSADA控制系统入侵事件到2010年震网病毒入侵伊朗核反应堆， 表明入侵从最初以破坏控制系统为目的转向通过修改、盗取有关数据导致控制中心运行瘫痪或重要数据信息流失为目的。
　　目前两种加密技术被广泛应用到数据加密领域，分别是对称加密和非对称加密，非对称加密大多基于数学函数从而时间耗费很大，控制领域要求较高的实时性，采用对称加密较好。它的加解密算法采用相同的密钥，如图1所示反映了传统加解密流程。目前安全性较高的对称加密算法是高级加密算法AES。
　　3 AES在液位过程控制中的应用
　　3.1 系统硬件
　　液位过程控制设备分为现场级、过程控制级、监控级和管理级。
　　（1）现场级：受过程控制设备控制执行相应动作的现场设备。选用浙大中控的SUPCON CS4000过程控制装置，通过压力传感器对水位采集监测。
　　（2）过程控制级：控制现场设备进行相应过程操作。选用配备以太网模块CP343-1的西门子S7-300PLC为过程控制级。
　　（3）监控级：监控级即上位机。上位机和过程控制级设备借助监控网络通信。
　　（4）管理级：管理级负责对上位机采集的数据进行定期的分析整理，分散在不同地域，利用以太网技术同上位机进行通信。
　　3.2 系统软件