一种IPv4电力终端接入IPv6电力数据通信网络的方法

摘要

本发明提供了一种基于地址映射及安全性约束的IPv4电力终端接入IPv6电力数据通信网络的方法。使用本发明，安全、简便且低成本地实现以下四种应用，一是实现IPv4电力终端与IPv6电力终端之间的数据交换与通信，二是实现IPv4电力终端接入IPv6网络与IPv6电力终端之间的数据交换与通信，三是实现IPv4电力终端接入IPv6网络完成IPv4电力终端之间数据交换与通信，四是实现IPv4电力终端与IPv4电力终端之间的数据交换与通信。

说明书

技术领域

本发明属于电力数据通信领域，提出了一种基于地址映射及安全性约束的IPv4电力终端接入IPv6电力数据通信网络的方法，并结合安全性约束，解决带IPv4地址的电力终端(例如用电采集终端等等)如何在未来接入电力IPv6数据通信网络。本发明的方法简称MAS(MatchAddress with Security)。

背景技术

IP协议是互联网的核心协议。目前广泛使用的IPv4协议是在上世纪70年代末期设计的，无论从计算机本身发展还是从互联网规模和网络传输速率来看，IPv4已经很难适应要求。IPv4地址总量为2的32次方个即4,294,967,296，但32位的IPv4地址已远远不够用，专家预计全球IPv4地址资源将于2012年耗尽。

采用长度为128位IP地址的IPv6协议，能够解决IPv4地址不足的难题，并且在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进。但IPv4向IPv6过渡将是漫长的过程，需要考虑到现有的各个网络运营实体的既有投资，这包括设备投资、市场投资、技术储备、人才储备等多个方面。只有很好地保护既有投资的组网技术和其相应的方案，才能具有较好的实用性。

在运行使用寿命方面，电力行业内各类资产代沟差异巨大。例如，机械/土建类资产为40至70年，电气类资产为20至30年，通信设备类资产为8至10年，信息设备类资产为4至5年。在运行使用寿命方面，电力终端要高于电力数据通信网络。目前的电力终端，基本上都是基于IPv4协议。所以，IPv4电力终端接入电力IPv6数据通信网络的方法，在未来具有巨大需求。

目前，IPv4终端接入IPv6数据通信网络的方法包括双协议栈的终端、双协议栈的边际路由器及IPv6数据通信网络中建立IPv4隧道。都存在成本高、技术复杂、实现难度大的不足，并存在地址安全性隐患。

发明内容

本发明提出了一种基于地址映射及安全性约束的IPv4电力终端接入IPv6电力数据通信网络的方法。参见图1。

定义地址域如下。

A＝[a₁ a₂ ... a₃₂]

式中A为IPv4地址矩阵向量，a₁ a₂ ... a₃₂为IPv4电力终端的32位地址由高到低排列。

B＝[b₁ b₂ ... b₁₂₈]

式中B为IPv6地址矩阵向量，b₁ b₂ ... b₁₂₈为IPv6电力终端的128位地址由高到低排列。

定义地址映射矩阵如下。

当n＝128，m＝32时，

$H=\left(\begin{array}{cccc}{h}_{11}& h_{12}& ...& h_{1128}\\ h_{21}& h_{22}& ...& h_{2128}\\ ...& ...& ...& ...\\ h_{321}& h_{322}& ...& h_{32128}\end{array}\right)$

式中H为IPv4到IPv6的地址映射矩阵，其中h₁₁到h_32 128为32行128列的IPv4到IPv6的地址映射矩阵H中的元素；

$H^{-1}=\left(\begin{array}{cccc}{g}_{11}& g_{12}& ...& g_{132}\\ g_{21}& g_{22}& ...& g_{232}\\ ...& ...& ...& ...\\ g_{1281}& g_{1282}& ...& g_{12832}\end{array}\right)$

式中H^-1为H的逆矩阵，也即IPv6到IPv4的地址映射矩阵，其中g₁₁到g_128 32为128行32列的IPv6到IPv4的地址映射矩阵H^-1(即H的逆矩阵)中的元素。

实现电力终端从IPv4到IPv6的地址映射矩阵关系如下，

B＝AH

实现电力终端从IPv6到IPv4的地址映射矩阵关系如下，

A＝BH^-1

地址安全性约束由两个安全域共同构成，一是电力系统业务种类安全域(包括电力生产类信息、信息化管理信息、营销类信息、智能电网用户互动类信息等)，二是电力系统地理区域安全域(包括4个层次：区域、省、市、县)。

X＝[x₁，x₂，x₃，x₄]

X为电力系统业务种类安全域矩阵向量

x₁，x₂，x₃，x₄分别为电力生产类信息、信息化管理信息、营销类信息、智能电网用户互动类信息等的安全域矩阵向量。

Y＝[y₁，y₂，y₃，y₄]

Y为电力系统地理区域安全域

y₁，y₂，y₃，y₄分别为区域级、省级、市级、县级等的安全域矩阵向量。

[X，Y]为地址安全性约束矩阵向量。

$\tilde{A}=[X,Y]A$

为基于地址映射及安全性约束(MAS)的IPv4地址矩阵向量，

$\tilde{B}=[X,Y]B$

为基于地址映射及安全性约束(MAS)的IPv6地址矩阵向量，

本发明发收两个方向的逻辑方框图见图2和图3。

本发明技术方案的优点是：未来，电力数据通信网络过渡为IPv6后，保护现有电力资产，不用更换现有IPv4终端，使用本发明，安全、简便且低成本地实现以下四种应用，一是实现IPv4电力终端与IPv6电力终端之间的数据交换与通信，二是实现IPv4电力终端接入IPv6网络与IPv6电力终端之间的数据交换与通信，三是实现IPv4电力终端接入IPv6网络完成IPv4电力终端之间数据交换与通信，四是实现IPv4电力终端与IPv4电力终端之间的数据交换与通信。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明的逻辑方框图之一；

图3是本发明的逻辑方框图之二；

图4是本发明的具体实施例一；

图5是本发明的具体实施例二；

图6是本发明的具体实施例三；

图7是从应用角度描述本发明所起作用的方框图。

具体实施方式

一种基于地址映射及安全性约束的IPv4电力终端接入IPv6电力数据通信网络的方法：有四种具体实施方式。

一是实现IPv4电力终端与IPv6电力终端之间的数据交换与通信，本发明的方法靠近IPv4电力终端，具体实施如图4所示。IPv4电力终端通过本发明的方法发送数据的过程：图1的S1.1→S1.2→S1.3→S1.4→，IPv4电力终端通过本发明的方法接收数据的过程：图2的S2.1→S2.3→S2.4→。

二是实现IPv4电力终端接入IPv6网络与IPv6电力终端之间的数据交换与通信，本发明的方法靠近IPv4电力终端，具体实施参见图5。IPv4电力终端通过本发明的方法发送数据的过程：图1的S1.1→S1.2→S1.3→S1.4→，IPv4电力终端通过本发明的方法接收数据的过程：图2的S2.1→S2.3→S2.4→。

三是实现IPv4电力终端接入IPv6网络完成IPv4电力终端之间数据交换与通信，本发明的方法靠近两端的IPv4电力终端，具体实施参见图6。图6中，左端的IPv4电力终端通过本发明的方法发送数据的过程：图1的S1.1→S1.2→S1.3→S1.4→，通过本发明的方法接收数据的过程：图2的S2.1→S2.3→S2.4→。右端的IPv4电力终端发送和接收数据的过程同左端。

四是实现IPv4电力终端与IPv4电力终端之间的数据交换与通信，该种情况下，本发明的方法仅使用了安全性约束，不需要进行地址映射，本发明的方法靠近IPv4电力终端。一端IPv4电力终端通过本发明的方法发送数据的过程：图1的S1.1→S1.2→S1.5→，通过本发明的方法接收数据的过程：图2的S2.1→S2.2→。另一端IPv4电力终端发送和接收数据的过程与之相同。

综合上述四种具体实施方式，某个IPv4电力终端，通过本发明的方法发送数据的过程可以表述为逻辑方框图2，通过本发明的方法接收数据的过程可以表述为逻辑方框图3。

如图7所示是从应用角度描述本发明所起作用的方框图，从应用角度本发明所起的作用主要体现在以下四个方面。为电力系统以下信息之间的数据通信服务，具体包括智能电网发电、输电、变电、配电、调度等控制信息，也包括智能电网用户互动信息以及信息化管理、营销等信息。

一是实现发电厂、输电线路、变电站、配电网、电力调度所等的IP电力终端通过本发明的方法连接数据通信网络，完成相互之间的数据通信。

二是实现配网调度所、营销所、用电用户等的IP电力终端通过本发明的方法连接数据通信网络，完成相互之间的数据通信。

三是实现管理、营销、财务等行政部门的IP电力终端通过本发明的方法连接数据通信网络，完成相互之间的数据通信。

四是实现前3种情况IP电力终端两两之间，通过本发明的方法连接数据通信网络，完成相互之间的数据通信。

使用本发明的方法进行计算的例子如下。某IPv4电力终端的地址为192.168.0.10，发送数据包时，通过本发明的方法映射为IPv6地址是fe80::280:92ff:fe00:1122的数据包，与IPv6电力终端或IPv6网络之间数据交换与通信。接收数据包时，通过本发明的方法将fe80::280:92ff:fe00:1122的IPv6地址映射为192.168.0.10，进而实现正确接收数据包。

本发明可以解决的具体技术问题举例如下。

通过本发明，可以实现IPv4电力终端与IPv6电力终端之间数据交换与通信，参见图4。

通过本发明，可以实现IPv4电力终端接入IPv6网络，与IPv6电力终端之间数据交换与通信，参见图5。

通过本发明，可以实现IPv4电力终端接入IPv6网络，完成IPv4电力终端之间数据交换与通信，参见图6。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。