基于IEC标准和虚拟介质技术的网络预付费系统

1、基于IEC标准和虚拟介质技术的网络预付费系统内容Hexing Electric23IEC62055及STS概述4STS技术简介1体系安全性国内预付费表技术比较67基于STS技术的网络预付费系统8应用案例5标准化建设部分技术产品第一部分: IEC62055及STS概述Hexing ElectricIEC62055概述IEC62055是目前关于付费系统的唯一国际标准IEC62055由南非的STS协会于2005年推荐成为国际标准IEC62055系列标准涵盖了付费系统、CIS用户信息系统、售电系统、传输介质、数据传输标准、预付费电能表以及接口标准等内容IEC62055是一个完整的关于预付费系统的体系框

2、架IEC62055国际标准组成IEC6205521 标准化架构IEC6205531 1级和2级有功预付费电能表IEC6205541 STS标准数据传输协议应用层数据传输协议IEC6205551 STS标准数据传输协议物理层数据传输介质（数字和磁卡介质）IEC6205552 STS标准数据传输协议物理层数据传输介质（通信虚拟介质）STS组织概述IEC62055系列标准由IEC TC13 WG15开发和维护，STS协会是该系统目前的主要维护者STS是在1993年由南非国家电力公司ESKOM开发并发布的规范STS协会正式成立于1997年，主要目的是为了STS预付费电表的技术标准制定，标准体系的维护，

3、推进技术国际化发展和符合国际需求的发展。该协会主要通过管理协会成员的加密密钥、厂家号码、表计序列号和实验室测试来确保了不同的系统和厂家之间的产品的互操作性STS组织概述STS（Standard Transfer Standard）技术已经成为目前全球唯一的开放式预付费系统标准，但该技术的应用需要获得STS协会的授权，因此也保证了电力公司在应用STS系统时的安全性。到目前为止，STS已经得到了广泛的应用，从最初的南非到后来的发达国家和发展中国家，目前，共超过2000万只符合STS标准的电表已经安装在30多个国家的400多个电力公司。STS能成功的原因国际认可，已经发布了国际标准一个开放式的标准、

4、允许多个不同厂家的电表可以同时接入同一售电系统安全性简单易用国际上主流厂家的支持和推动具有良好的扩展性，同时支持水、电和气表的付费领域STS协会的角色STS协会的目的是为了发展和促进STS规范在国际上的应用，为了达到这一目标，工作主要集中在以下领域：发展和维护标准，积极参与国际标准组织，参与各种技术项目组和标准组织工作组。推进STS先进技术的预付费系统在全球的实现。主要工作职责:产品认证和密钥管理服务。在中国随着用户的越来越多，也需要成立类似的第三方机构对预付费系统的兼容性和技术上的可持续发展提供保障和服务。Part II第二部分: STS技术简介STS技术简介海兴集团STS解释：Standa

5、rd Transfer Specification标准的传输规范STS技术是一种基于虚拟介质(20位数字的充值码)传输信息的预付费方式，适合于未来技术的发展趋势STS该传输标准是用于定义可用额度对电表进行充值的过程，另外，还可以应用到未来的气表，水表和其他 公共仪表。STS是一种安全的消息系统用于在售电点与电表之间传输信息STS是一个全球开放的安全传输标准，采用IEC 62055-41标准作为唯一用于预付费的国际标准提供密钥加密技术（提供分级密钥，电力公司自行管理安全密钥）每个TOKEN，电表，售电点和整个预付费体系都有不同安全级别的保护。加密体系可靠，技术上减少对该体系的攻击多重体系保证了该

6、技术的及时更新该标准体系的产品要经过STS协会的认证STS技术简介海兴集团充值码在网络传递过程中安全可靠。即使重复传递，对于表计而言只会接受一次，而且同一充值码内包含了表号信息，仅对指定表有效。全球已经超过2000万的STS预付费表用户安装在全世界各个国家的电力公司。目前大量使用并且有国际认证的传输介质是键盘，键盘式预付费电能表。STS的使用确保了各个生产商表计产品之间的互用性电力公司可以向各个供货商采购电力公司不必为系统的安全性而担心电力公司可以多方选择设备安全、开放、可靠STS体系的机构组成KMC密钥管理中心，主要是管理各个电力公司供电组及厂家的密钥，属于第三方的中立机构电能表生产厂家生产

7、厂家必须加入STS协会，并且由STS协会分配厂家地址，否则无法接入系统电力公司供电组每个要使用STS技术的预付费系统都必须向STS协会提出申请SGC（供电组号）STSASTS协会，负责生产厂家及各个电力公司的会员申请及受理加密卡生产厂家系统售电加密卡生产厂家，售电服务器安装一个售电加密卡，所有售电的加密数据都由其完成，是系统安全性的主要部件POS售电点2022/8/12STS的密钥体系组成售电系统侧密钥VDDK生产厂家默认密钥VUDK售电密钥预付费电表密钥DITK电能表厂家的初始化公开密钥，主要用于生产过程DDTK电能表出厂时的默认密钥，该密钥由售电加密卡根据KMC提供的kmf文件生成的默认密

8、钥DUTK售电密钥，电力公司安装电能表后将DDTK置换为DUTK的售电密钥2022/8/12密钥的管理流程2022/8/12密钥的安全原则（1）密钥采用集中控制生成，所有地区（SGC）的售电系统的密钥安全性都由KMC分配和保证。用电管理部门不需要额外的投入大量的精力去管理密钥的产生和安全。每一种密钥无论时售电侧的密钥和电表的密钥的生成、传递过程采用密文方式，在任何状态下，密钥都不能被直接读出。（2）所有的数据采用密文方式传递来完成，杜绝数据在传输过程中被跟踪破译的可能。密钥采用安全实用的原则，在满足数据安全的原则下，满足性能要求，方便电表操作和控制。（3）所有电表都具有唯一的密钥，根据以上的密

9、钥管理流程可以看出密钥和表号、密钥版本号、费率索引号、SGC和密钥类型都离散和关联在一起，真正做到了一表一密，而且整个售电系统没有根密钥，无法从根密钥侧威胁系统的安全性。2022/8/12密钥的安全原则（4）安全方案方便售电管理系统的搭建，即可采用单机系统售电，也可以方便无缝升级为采用网络及银行联网购电。（5）采用生产状态下的公开密钥与运行状态的私有密钥的模式，由KMC提供的SM模块动态的密钥生成方式控制系统运行状态下密钥，并且实现生产和运行安全状态的分离，电表生产厂家和用电管理部门的完全分离，彻底保证了系统的安全性。2022/8/12Part II第三部分: 体系的安全性安全性认证该体系产品

10、已经获得国际上最高的安全认证机构认证获得NIST (National Institute of Standards and Technology) 和FIPS (Federal Information Processing Standards)认证.银行安全系统也是采用该联邦标准安全性和银行系统的安全性相当数据传递过程海兴集团充值码键盘式预费电表 预付费主站 软件系统 +高安全性的 加密设备 加解密过程海兴集团电表系列号 KWh(金额 )，时间，其它数据 电表系列号 加密密匙代码 1834 6872 5731 6814 1324口令 主站地区号密匙码 解密密匙代码 电表密匙代码 20位充值码地

11、区密匙代码 相同密匙代码 密钥管理-封闭系统海兴集团密匙管理系统, 一个供电公司,一把密匙 售电系统 1834 6872 5731 6814 工厂插入缺省密匙 相 同 的 密 匙 密 匙 杭州海兴公司或电力公司拥有和管理密钥密钥管理-开放系统海兴集团加 密 和 解 密 成 为 可 能 售 电 系 统 1834 6872 5731 6814 1324我们的工厂插入实际密匙 相 同 密 匙 STS密 匙 STS密匙管理中心 STS协会拥有和管理密匙 加密算法STS体系中采用了DES，3DES和STA几种加密算法在密钥的传递过程中采用了3DES加密算法充值码的生成采用STA专用加密算法，其中STA算

12、法类似DES算法，每一个厂家的置换表也是由STSA协会分配和控制的2022/8/12 国内预付费表技术比较2022/8/12 第四部分逻辑加密卡逻辑加密卡是一种单一的存储卡，主要特点是内部有只读存储器，但存储容量较小，使其在用途方面没有扩展性。它具有防止对卡中信息随意改写功能的存储IC卡，当对加密卡进行操作时必须首先核对卡中密码，只有核对正确，卡中送出一串正确的应答信号时，才能对卡进行正确的操作，但由于只进行一次认证，且无其它的安全保护措施，容易导致密码的泄露和伪卡的产生，其安全性能很低。2022/8/12CPU卡CPU卡是一种具有微处理芯片的IC卡，可执行加密运算和其它操作，存储容量较大，能

13、应用于不同的系统. 由于CPU卡中有微处理机和IC卡操作系统（COS），当CPU卡进行操作时，可进行加密和解密算法（算法和密码都不易破解），用户和IC卡系统之间需要进行多次的相互密码认证（且速度极快），提高了系统的安全性能，对于防止伪卡的产生有很好的效果。但是CPU卡和逻辑加密卡一样,都需要通过介质IC卡.用户在电量用完后必须拿IC卡到营业厅或代售点进行现场充值,使用户在及时恢复供电方面存在一定的困难；其次，由于需要使用IC卡，就使得各种人工成本直线上升：售卡、发卡、补卡等成本费用，相关人员投入费用。同样，卡的损坏遗失都会给客户用电方面造成一定的麻烦。2022/8/12STS技术采用国际先进的

14、，具有第三方认证的标准数据传输体系技术进行数据的加密和解密，具有很高的安全性。这种基于虚拟介质的预付费技术不仅适用于目前的预付费系统，而且更加适合于未来网络预付费系统的建设和发展。充值时不需要大量固体网点的支持来完成密码充值，可采用95598、短信、网络等即时通讯方式；完全做到7*24的服务； 密码通知至输入电表这一过程，用户在家即可完成，不存在空间和时间上的距离；不存在物理介质，难以破解。2022/8/12综合评价逻辑加密卡CPU卡STS密码卡安全性能操作时核对卡中密码，但只进行一次认证，且无其它的安全保护措施，安全性能较低。用户和IC卡系统之间需要进行多次的相互密码认证通过STS加密，进行

15、一对一加密，每次充值产生的充值密码只能使用一次，且和表必须对应使用。充值方式营业厅充值营业厅充值95595、网上银行、营业厅、短信充值、ATM机人工成本IC卡制作等人工成本，售卡补卡只能通过营业厅，需要IC卡读写设备IC卡制作等人工成本，售卡补卡只能通过营业厅，需要IC卡读写设备每次充值产生纸质充值条，省去了IC卡等人工成本。应用情况由于安全性能较低，目前已经很少使用北京、天津和华北等地国外主要键盘表，如英国、爱尔兰、南非等地2022/8/12第五部分基于STS技术的网络预付费系统2022/8/12主要特点远程抄表系统和预付费管理系统合二为一结合IEC国际标准的先进技术，实现虚拟介质的预付费充

16、值方式，方便的支持多种多样的购电方式，适合于未来技术的发展该加密充值码可以通过IC卡、纸条、红外通信或载波通信的方式传输利用网络技术，电表预付费充值和 充值一样简便，可以远程网络充值，同时又有本地辅助手段，确保充值成功用户不用需要IC卡、磁卡等众多难以管理的卡片系统安全性得到国际电工委员会的认可和保障实现线路和台区的线损计算和管理电表异常自动上报，报表方便查询余额不足时可以短信或邮件提醒用户分时电价和阶梯电价的远程自动更新快速方便的计量所自动校表，适合大批量的采购可以采用分体式设计，余额实时显示家里实现了预付费、用户数据采集和分时和阶梯电价海兴集团系统部署海兴集团网络预付费基本流程海兴集团用户

17、售电点购电主站电力专网售电中心返回信息码返回充值码网络充值失败？本地输入充值码通信网络营业厅短信互联网集中器GPRS/光纤公共通信网下装充值码返回确认信息远程充值返回结果载波/无线 网络电表下装充值码返回确认信息下装充值码返回确认信息9558网络预付费系统售电拓扑图网络预付费系统海兴集团系统主要产品应用构成主站预付费管理系统加密机售电加密卡数据库服务器应用和WEB服务器售电点数据集中器GPRS通信至主站载波通信至电表网络键盘预付费表单相网络键盘预付费表三相网络键盘预付费表海兴集团可发展丰富方便的多种购电方式营业厅售电便利店POS售电发行充值卡售电短信自助售电网银自助售电95598 售电ATM银

18、行购电海兴集团海兴集团 第六部分: 应用案例主要厂家 目前生产这种键盘式预付费电表及其付费系统的 主要厂家有：Conlog-施耐德(电表及系统）Landis&Gyr-兰吉尔（电表及系统）Actaris-爱拓利（电表及系统）Hexing Electrical-海兴（电表及系统）主要市场英国和北爱尔兰大部分地区美国的部分地区南非整个国家非洲大部分地区南美部分地区（阿根廷、哥伦比亚等）东南亚地区（孟加拉、菲律宾、印尼等）主要产品的特点20位数字的虚拟介质充值支持分时和阶梯费率STS国际认证多种余额报警方式（本地电表报警、短信和Email）过载断电/负荷控制紧急透支和友好断电模式防止电量囤积功能内置RS485或PLC通信模块，支持远程充值远程充值失败时，支持本地键盘输入和红外遥控器输入电表装在表箱，用户无法也不需触碰电表内置可靠继电器，支持继电器故障检测和报警防窃电功能用户历史消费信息查询 方便实现分体式的设计方式南非海兴集团安装现场售电系统 系统已经接入约150000户预付费用户，每天售电金额达到400000R。菲律宾海兴集团安装现场多米尼加海兴集团各种安装现场海兴集团 提供完整的网络预付费系统主站，在国内第一个