二叉Ｔｒｉｅ樹下電力監控分布式數據庫安全訪問混沌加密控制

摘 要：【目的】電力監控系統承載著大量敏感信息，包括電力設備的運行數據、電力負荷情況及用戶用電信息等。這些數據對保障電力系統的安全和穩定至關重要，因此保證這些數據的安全性是電力監控系統的關鍵。分布式數據庫作為電力監控系統的核心組成部分，具有處理速度快、數據存儲量大等優勢，但也面臨著數據泄露、非法訪問等安全隱患。【方法】為了增強電力監控系統的安全性，提出了一種基于二叉Ｔｒｉｅ樹的電力監控分布式數據庫安全訪問混沌加密控制方法。采用ＳＲＰ６協議進行身份認證，確保只有經過授權的用戶能夠訪問電力監控系統。ＳＲＰ６協議通過對身份信息的加密處理，有效防止了惡意攻擊者偽造身份訪問。在分布式數據庫的環境中，密鑰的管理是極具挑戰性的任務。由于分布式系統涉及多個節點，且不同用戶的權限和密鑰各不相同，因此需要建立一個高效且安全的密鑰管理機制。本文采用了二叉Ｔｒｉｅ樹作為密鑰管理結構，二叉Ｔｒｉｅ樹是一種能夠快速檢索和存儲密鑰的高效數據結構，通過二叉Ｔｒｉｅ樹的層次化結構，實現密鑰的快速定位和分配。每個節點代表密鑰管理中的一個步驟，葉節點則存儲具體的加密密鑰。通過這種樹形結構，系統可以輕松管理大量的密鑰，減少了密鑰存儲的冗余，同時提高了密鑰分發的效率。二叉Ｔｒｉｅ樹的使用也降低了密鑰泄露的風險，增強了系統的整體安全性。在密鑰管理的基礎上，引入混沌加密技術，結合Ｔｅｎｔ映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射兩種混沌模型，用于生成加密數據所需的隨機數和輪密鑰。Ｔｅｎｔ映射通過折疊和擴展操作將輸入值映射到［０，１）區間，而Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射則通過迭代生成偽隨機序列，兩者共同構成了混沌加密的基礎。通過這種方式，電力監控分布式數據庫中的數據被加密為不可預測的密文，極大程度上提高了攻擊者通過分析密文推導明文的難度。【結果】所提方法在增強加密強度和提高系統安全性的同時，還具備較好的性能。通過控制密文分布的頻率，保證加密數據的均勻性，密文的分布頻次能夠保持在２８００次以上。雪崩效應值超過０５２４，證明了所提方法在數據加密方面的有效性。【結論】與傳統方法相比，本文方法在保證數據安全性的同時，減少了計算和存儲資源的消耗，適合大規模分布式數據庫的應用。

關 鍵 詞：二叉Ｔｒｉｅ樹；電力監控；分布式數據庫；安全訪問；混沌加密；ＳＲＰ６協議；Ｔｅｎｔ映射；Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射

中圖分類號：ＴＰ３０９.７ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２５）０１－００８３－０９

電力監控系統中存儲了大量敏感信息，包括電力設備的運行數據、電力負荷情況、用戶用電信息等［１－２］。分布式數據庫作為電力監控系統的核心組成部分，具有數據存儲量大、處理速度快、可擴展性強等優點，但同時也面臨著數據泄露、非法訪問等安全風險［３］。為了保障電力系統安全穩定運行，安全訪問和加密分布式數據庫成為眾多學者的研究重點。

黎琳等［４］結合了ＥＬＧａｍａｌ乘法同態密碼算法和數據庫外層加密方法，將電力監控分布式數據庫語句中的算術表達式重寫為同態計算重加密形式，實現了分布式數據庫的安全訪問和加密。同態加密算法的實現需要較多的計算資源和存儲資源，對于大規模分布式數據庫，可能會提高額外的硬件和軟件成本，并增加維護和管理復雜性。ＢＵＤＡＴＩ等［５］采用ＲＳＡ非對稱加密算法對電力監控分布式數據庫的數據進行加密，生成一對密鑰和私鑰，并使用查找表來優化ＲＳＡ非對稱加密算法，以減少處理時間，實現分布式數據庫的訪問和加密。但ＲＳＡ算法加密后的數據長度通常會發生變化，影響加密數據的存儲和傳輸。施媛波［６］依據使用者密碼、屬性、ＤＮＡ參考密鑰、十進制編碼規則以及互補規則隨機生成密鑰，利用ＤＮＡ序列對分布式數據庫的數據進行加密，并僅允許授權用戶訪問加密數據，實現數據庫的安全訪問和加密。ＤＮＡ序列加密技術較為復雜，其實現成本可能更高。翟禹等［７］通過采用簡化Ｓ盒和無序行移位的方式改進ＡＥＳ加密算法，并將改進后的ＡＥＳ加密算法用于電力監控分布式數據庫，實現數據庫的安全訪問和加密。但如果簡化Ｓ盒設計不當，可能會導致密鑰空間減小，降低算法的抗暴力破解能力。