CN104468842A - 电网设备状态信息云存储***及其数据上传与下载方法 - Google Patents

电网设备状态信息云存储***及其数据上传与下载方法 Download PDF

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CN104468842A CN201410851182.3A CN201410851182A CN104468842A CN 104468842 A CN104468842 A CN 104468842A CN 201410851182 A CN201410851182 A CN 201410851182A CN 104468842 A CN104468842 A CN 104468842A
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Abstract

本发明公开了一种电网设备状态信息云存储***，包括通过Internet网络连接的设置在各个变电站内作为客户端设备的多个计算机和设置在智能电网中心作为云存储端设备的云存储服务器集群，多个所述计算机上均接有指纹识别仪；本发明还公开了一种电网设备状态信息云存储***的数据上传方法，包括步骤：一、用户注册，二、选择文件，三、文件传输，四、文件接收，五、文件加密，六、文件存储；本发明还公开了一种电网设备状态信息云存储***的数据下载方法，包括步骤：一、用户认证，二、选择文件，三、门限重组，四、文件解密，五、文件传输，六、文件接收。本发明提高了电网信息安全性，保证了下载文件的完整性，提高了电网信息的利用率。

Description

电网设备状态信息云存储***及其数据上传与下载方法
技术领域
本发明属于电网信息存储技术领域，具体涉及一种电网设备状态信息云存储***及其数据上传与下载方法。
背景技术
现有技术中的电网信息存储存在以下缺陷：
(1)各类信息***处于分散处理阶段，与计算机监控***相互独立，这些***缺乏***信息共享，成为不同的信息孤岛，需要单独维护多个不同的状态***，各种设备重复配置导致资源浪费；
(2)各***通信模块和数据信息接口不统一，主要出现在各个变电站与控制中心之间，以及各个***之间，难以整合各种数据进行状态评估和诊断检修；
(3)目前建设的这种***的数据来源里，大部分是从电力企业中已有的业务***中获取的，价格昂贵的大型云存储服务器构建基础配置，采用磁盘阵列实现硬件存储，采用套装软件完成紧密耦合类业务应用，因此***成本高、扩展性较差；
(4)输入输出访问需求出现瓶颈，海量的时序数据、对数据平台的高并发读写需求，使得平台的负载很长高，传统的数据库很难满足于智能电网的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便的电网设备状态信息云存储***。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电网设备状态信息云存储***，其特征在于：包括设置在各个变电站内作为客户端设备的多个计算机和设置在智能电网中心作为云存储端设备的云存储服务器集群，多个所述计算机和云存储服务器集群内的各个云存储服务器均通过Internet网络相互连接并通信，多个所述计算机上均接有指纹识别仪。
本发明还提供了一种电网设备状态信息云存储***的数据上传方法，其方法步骤简单、实现方便、大大提高了电网设备状态信息数据的安全性、提高了电网设备状态信息的利用率、降低了电网信息管理的人力成本和管理成本，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、用户注册：用户通过指纹识别仪输入指纹信息，与所述指纹识别仪连接的计算机读取指纹信息并提取出用户指纹特征值Fingerprint，且将用户指纹特征值Fingerprint传输给所述云存储服务器集群；
步骤二、选择文件：用户通过计算机选择需要上传的电网设备状态信息文件；
步骤三、文件传输：由所述计算机向所述云存储服务器集群发送连接请求，所述云存储服务器集群允许连接后，所述计算机发送电网设备状态信息文件，由所述云存储服务器集群接收模块开辟一个线程，负责接收电网设备状态信息文件流；
步骤四、文件接收：所述云存储服务器集群根据计算机请求，接收上传的电网设备状态信息文件；
步骤五、文件加密：所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方加密算法对电网设备状态信息文件进行魔方旋转操作加密，得到加密电网设备状态信息文件；
步骤六、文件存储：所述云存储服务器集群根据门限方案对加密电网设备状态信息文件进行存储。
上述的数据上传方法，其特征在于：步骤五中所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方加密算法对电网设备状态信息文件进行魔方旋转操作加密，得到加密电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤501、所述云存储服务器集群将电网设备状态信息文件分割成6×N2份，写入N阶魔方的N2个小方格里；其中，N阶魔方为长、宽、高均为N个小方格的正方体；
步骤502、所述云存储服务器集群读取当前时间time，运用用户指纹特征值Fingerprint并根据Hash函数Key＝Hash(Fingerprint||time)计算对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key，对时间time和对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key进行存储，且用Key[i]代表密钥Key的第i字节数据，i＝1,2,3,…,32；
步骤503、所述云存储服务器集群对于i＝1,2,3,…,32的每一个Key[i]，用Key[i]整除12取余数res，并将该余数res作为对N阶魔方进行旋转操作的控制数值；其中，所述控制数值的取值为0～11；
步骤504、所述云存储服务器集群根据各个控制数值查询预先自定义的魔方旋转加密操作控制表，得到各个控制数值对应的魔方加密旋转操作方式，并对所述电网设备状态信息文件进行相应的魔方旋转操作加密，旋转32次后，得到加密电网设备状态信息文件；其中，所述魔方旋转加密操作控制表为控制数值与魔方加密旋转操作方式的对应关系表，所述魔方加密旋转操作方式包括魔方的旋转面、旋转方向和旋转度数。
上述的数据上传方法，其特征在于：步骤504中预先自定义的魔方旋转加密操作控制表用语言描述为：
当控制数值为0时，对应的魔方加密旋转操作方式为上表面顺时针旋转90°；
当控制数值为1时，对应的魔方加密旋转操作方式为上表面逆时针旋转90°；
当控制数值为2时，对应的魔方加密旋转操作方式为下表面顺时针旋转90°；
当控制数值为3时，对应的魔方加密旋转操作方式为下表面逆时针旋转90°；
当控制数值为4时，对应的魔方加密旋转操作方式为左面顺时针旋转90°；
当控制数值为5时，对应的魔方加密旋转操作方式为左面逆时针旋转90°；
当控制数值为6时，对应的魔方加密旋转操作方式为右面顺时针旋转90°；
当控制数值为7时，对应的魔方加密旋转操作方式为右面逆时针旋转90°；
当控制数值为8时，对应的魔方加密旋转操作方式为正面顺时针旋转90°；
当控制数值为9时，对应的魔方加密旋转操作方式为正面逆时针旋转90°；
当控制数值为10时，对应的魔方加密旋转操作方式为背面顺时针旋转90°；
当控制数值为11时，对应的魔方加密旋转操作方式为背面逆时针旋转90°。
上述的数据上传方法，其特征在于：步骤六中所述云存储服务器集群根据门限方案对加密电网设备状态信息文件进行存储的具体过程为：
步骤601、定义门限为(n，t)，其中，n为可供存储的所述云服务端的云存储服务器数，t为未被破坏的云存储服务器数阈值；
步骤602、所述云存储服务器集群根据公式PartSize＝FileSize/U计算得到将加密电网设备状态信息文件分割为U块后每个文件块的字节数PartSize，其中，FileSize为加密电网设备状态信息文件的字节数，U为将加密电网设备状态信息文件分割的文件块数且
步骤603、当每个文件块的字节数PartSize是U的整数倍时，所述云存储服务器集群根据每个文件块的字节数PartSize直接将所述加密电网设备状态信息文件平均分割为U块文件，并对U块文件从前到后编号为1～U号文件块；当每个文件块的字节数PartSize不是U的整数倍时，首先，所述云存储服务器集群用PartSize整除U取余数ResSize，且将加密电网设备状态信息文件从后端去掉ResSize个字节后平均分割为U-1块，并对U-1块文件从前到后编号为1～U-1号文件块，然后，所述云存储服务器集群在去掉的ResSize个字节的后面补充U-ResSize个字节的0后，作为第U号文件块；
步骤604、所述云存储服务器集群分别给U块文件加入头信息，所述头信息包括相应文件块的哈希值；
步骤605、所述云存储服务器集群根据门限(n，t)制定文件块存储规则表，并根据文件块存储规则表对U块文件进行存储分配，确定出将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器中的文件块的编号；其中，所述文件块存储规则表为所述云服务端的各个云存储服务器与存储到该云存储服务器中的文件块的编号的对应关系表；
步骤606、根据将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器中的文件块的编号找到将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器中的文件块，并对将要存储到所述云服务端的每个云存储服务器中的文件块进行重新组合，形成将要存储到所述云服务端的每个云存储服务器中的重组文件，并将相应的重组文件存储到相应的云存储服务器中。
上述的数据上传方法，其特征在于：所述头信息包括依次排列的4个字节的开始标识、2个字节的头信息字节数、1个字节的门限参数n、1个字节的门限参数t、4个字节的加密电网设备状态信息文件的字节数、4个字节的各个文件块的字节数、4个字节的每个云存储服务器所存文件的字节数、4个字节的填充字节、4个字节的加密电网设备状态信息文件的类型、16个字节的文件块的哈希值和4个字节的结束标识。
本发明还提供了一种电网设备状态信息云存储***的数据下载方法，其方法步骤简单、实现方便、提高了电网设备状态信息的利用率、保证了下载到的电网设备状态信息文件的有效性和完整性、降低了电网设备状态信息管理的人力成本和管理成本，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、用户认证：用户通过指纹识别仪输入指纹信息，与所述指纹识别仪连接的计算机读取指纹信息并提取出用户指纹特征值Fingerprint，且将提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值相比对，当提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值相同时，认证通过并将用户指纹特征值Fingerprint传输给所述云存储服务器集群；否则，当提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值不相同时，认证通不过，重新要求用户认证；
步骤二、选择文件：用户通过计算机选择已上传到所述云存储服务器集群中的电网设备状态信息文件；
步骤三、门限重组：所述云存储服务器集群根据门限方案对存储到各个云存储服务器中的文件进行重组，组合出完整的电网设备状态信息文件；
步骤四、文件解密：所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方解密算法对组合出的电网设备状态信息文件进行相逆于文件加密魔方旋转方向的魔方旋转操作解密，得到解密后的电网设备状态信息文件；
步骤五、文件传输：由所述计算机向所述云存储服务器集群发送连接请求，所述云存储服务器集群允许连接后，所述计算机接收解密后的电网设备状态信息文件，由所述云存储服务器集群发送模块开辟一个线程，负责发送电网设备状态信息文件流；
步骤六、文件接收：所述云存储服务器集群将用户通过计算机请求下载的电网设备状态信息文件发送至计算机，计算机接收文件。
上述的数据下载方法，其特征在于：步骤三中所述云存储服务器集群根据门限方案对存储到各个云存储服务器中的文件进行重组，组合出完整的电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤301、所述云存储服务器集群获取存储在所述云存储服务器集群中的该用户对电网设备状态信息文件进行加密时的门限方案的门限参数(n，t)，其中，n为可供存储的所述云服务端的云存储服务器数，t为未被破坏的云存储服务器数阈值；
步骤302、所述云存储服务器集群根据公式PartSize＝FileSize/U计算得到该用户对电网设备状态信息文件进行加密时将加密电网设备状态信息文件分割为U块后每个文件块的字节数PartSize，其中，FileSize为加密电网设备状态信息文件的字节数，U为将加密电网设备状态信息文件分割的文件块数且U＝Ctn；
步骤303、所述云存储服务器集群中存储有重组文件的各个云存储服务器将存储在其中的重组文件进行分离，得到存储在各个云存储服务器中的个文件块和各个文件块的编号，并分别去掉存储在各个云存储服务器中的各个文件块的头信息后，求取存储在各个云存储服务器中的各个文件块的哈希值，且将求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值相比对，当求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值相同时，说明该文件块未被破坏，否则，当求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值不相同时，说明该文件块已被破坏，记录已被破坏的文件块的数量；
步骤304、将已被破坏的文件块的数量与n-t相比对，当已被破坏的文件块的数量大于t时，无法组合出完整的电网设备状态信息文件，结束数据下载，否则，当已被破坏的文件块的数量小于等于t时，执行步骤305；
步骤305、从未被破坏的文件块中挑选出编号分别为1～U号文件块且将编号为1～U号文件块依次组合，组合出完整的电网设备状态信息文件。
上述的数据下载方法，其特征在于：步骤四中所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方解密算法对组合出的电网设备状态信息文件进行相逆于文件加密魔方旋转方向的魔方旋转操作解密，得到解密后的电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤401、所述云存储服务器集群将组合出的电网设备状态信息文件分割成6×N2份，写入N阶魔方的N2个小方格里；其中，N阶魔方为长、宽、高均为N个小方格的正方体；
步骤402、所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint，对应找到存储在所述云存储服务器集群中的该用户存储电网设备状态信息文件的时间time和对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key，且用Key[i]代表密钥Key的第i字节数据，i＝1,2,3,…,32；
步骤403、所述云存储服务器集群对于i＝1,2,3,…,32的每一个Key[i]，用Key[i]整除12取余数res，并将该余数res作为对N阶魔方进行旋转操作的控制数值；其中，所述控制数值的取值为0～11；
步骤404、所述云存储服务器集群根据各个控制数值查询预先自定义的魔方旋转解密操作控制表，得到各个控制数值对应的魔方解密旋转操作方式，并对所述电网设备状态信息文件进行相应的魔方旋转操作解密，旋转32次后，得到解密后的电网设备状态信息文件；其中，所述魔方旋转解密操作控制表为控制数值与魔方解密旋转操作方式的对应关系表，所述魔方解密旋转操作方式包括魔方的旋转面、旋转方向和旋转度数。
上述的数据下载方法，其特征在于：步骤404中预先自定义的魔方旋转解密操作控制表用语言描述为：
当控制数值为0时，对应的魔方解密旋转操作方式为上表面逆时针旋转90°；
当控制数值为1时，对应的魔方解密旋转操作方式为上表面顺时针旋转90°；
当控制数值为2时，对应的魔方解密旋转操作方式为下表面逆时针旋转90°；
当控制数值为3时，对应的魔方解密旋转操作方式为下表面顺时针旋转90°；
当控制数值为4时，对应的魔方解密旋转操作方式为左面逆时针旋转90°；
当控制数值为5时，对应的魔方解密旋转操作方式为左面顺时针旋转90°；
当控制数值为6时，对应的魔方解密旋转操作方式为右面逆时针旋转90°；
当控制数值为7时，对应的魔方解密旋转操作方式为右面顺时针旋转90°；
当控制数值为8时，对应的魔方解密旋转操作方式为正面逆时针旋转90°；
当控制数值为9时，对应的魔方解密旋转操作方式为正面顺时针旋转90°；
当控制数值为10时，对应的魔方解密旋转操作方式为背面逆时针旋转90°；
当控制数值为11时，对应的魔方解密旋转操作方式为背面顺时针旋转90°。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明电网设备状态信息云存储***的结构简单，设计新颖合理，实现方便。
2、本发明数据上传和数据下载的方法步骤简单，实现方便。
3、本发明针对云存储环境下数据可靠性的问题，采用门限方案对电网设备状态信息文件以分割、编码的方式数据进行存储，相比其他云存储***对数据进行完全备份的情况下，本发明文件块冗余度低，节约了大量的存储空间；同时，门限方案参数配置灵活，不仅提高了本发明的数据吞吐量和资源利用率，而且增强了本发明的稳定性与适用性；另外，在节点上所存储的文件块在没有解码之前，对任何人都是不可用的，这也能够防止非法用户窃取存储节点上的电网设备状态信息文件，从而确保了电网设备状态信息文件的保密性存储。
4、本发明云存储数据保护机制利用了魔方加密算法的原理，且结合了用户个人的指纹特征值控制魔方旋转来加密文件，这样可以保证只有用户自己能解密自己存储的文件，大大提高了用户数据的安全性。
5、由于云存储***所部署环境的复杂性，在实际应用中存储的电网设备状态信息文件可能会受到一定程度的损坏，此外，黑客的攻击也不可避免，这就更需要在存储以及传输时对每个文件块进行完整性验证；因此，本发明引入了门限方案，利用多个云存储服务器中存储文件块存在的冗余，通过这些冗余补齐丢失或者破坏的文件块，获得所有源文件数据后重组文件，这样，当云存储服务器集群中的某一台或几台云存储服务器的文件被破坏后，仍可以通过其他云存储服务器上的文件碎片恢复完整的文件，保证了下载到的电网设备状态信息文件的有效性和完整性。
6、电力企业管理者能够利用本发明所采用的云计算的灵活性更快地开拓市场，加快发布新的产品或服务；通过云计算的支持，更快更优地改变经营管理方式；利用云计算的应用更有效地提高员工劳动生产率。
7、电力企业采用本发明能够建立具有快速反应能力的IT基础架构，满足多变需求；提供优良的可扩展性和能力满足业务创新的要求；优化资源和成本，提高企业的运营效率。
8、本发明提供了资源共享的方法，具备负载均衡能力，能够让计算资源得到充分的利用，提高了电网信息的利用率；减少了人工管理，促进了管理简单化，降低了人力成本和管理成本；可以根据需要方便地选择计算资源，自动配置后投入运行，需求变更后能够释放后重新选择，提高了IT的灵活性；避免了一次性投资浪费的情况，可以根据需要随时改变；在投资条件具备的条件下，可以方便地扩展和分配计算资源。
综上所述，本发明方法步骤简单，实现方便，大大提高了电网设备状态信息数据的安全性，保证了下载到的电网设备状态信息文件的有效性和完整性，提高了电网设备状态信息的利用率，降低了电网设备状态信息管理的人力成本和管理成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明电网设备状态信息云存储***的原理框图。
图2为本发明数据上传方法的方法流程框图。
图3为本发明数据下载方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—计算机；         2—云存储服务器；       3—指纹识别仪。
具体实施方式
如图1所示，本发明的电网设备状态信息云存储***，包括设置在各个变电站内作为客户端设备的多个计算机1和设置在智能电网中心作为云存储端设备的云存储服务器集群，多个所述计算机1和云存储服务器集群内的各个云存储服务器2均通过Internet网络相互连接并通信，多个所述计算机1上均接有指纹识别仪3。
如图2所示，本发明的电网设备状态信息云存储***的数据上传方法，包括以下步骤：
步骤一、用户注册：用户通过指纹识别仪3输入指纹信息，与所述指纹识别仪3连接的计算机1读取指纹信息并提取出用户指纹特征值Fingerprint，且将用户指纹特征值Fingerprint传输给所述云存储服务器集群；
步骤二、选择文件：用户通过计算机1选择需要上传的电网设备状态信息文件；
步骤三、文件传输：由所述计算机1向所述云存储服务器集群发送连接请求，所述云存储服务器集群允许连接后，所述计算机1发送电网设备状态信息文件，由所述云存储服务器集群接收模块开辟一个线程，负责接收电网设备状态信息文件流；
步骤四、文件接收：所述云存储服务器集群根据计算机1请求，接收上传的电网设备状态信息文件；
步骤五、文件加密：所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方加密算法对电网设备状态信息文件进行魔方旋转操作加密，得到加密电网设备状态信息文件；
本实施例中，步骤五中所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方加密算法对电网设备状态信息文件进行魔方旋转操作加密，得到加密电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤501、所述云存储服务器集群将电网设备状态信息文件分割成6×N2份，写入N阶魔方的N2个小方格里；其中，N阶魔方为长、宽、高均为N个小方格的正方体；与N阶魔方某个表面平行的平面上的各个小方格构成了一个可转动的层面；魔方加密算法的原理就是利用魔方旋转变化的不确定性，用数学方法把魔方的旋转规则模拟出来；随着魔方阶数的增大和魔方旋转次数的增多，魔方的旋转种数将迅速增加，这样，只要增加魔方的阶数或者增加魔方旋转次数就可以大幅度提高加密的电网设备状态信息文件的安全性；
步骤502、所述云存储服务器集群读取当前时间time，运用用户指纹特征值Fingerprint并根据Hash函数Key＝Hash(Fingerprint||time)计算对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key，对时间time和对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key进行存储，且用Key[i]代表密钥Key的第i字节数据，i＝1,2,3,…,32；
步骤503、所述云存储服务器集群对于i＝1,2,3,…,32的每一个Key[i]，用Key[i]整除12取余数res，并将该余数res作为对N阶魔方进行旋转操作的控制数值；其中，所述控制数值的取值为0～11；
步骤504、所述云存储服务器集群根据各个控制数值查询预先自定义的魔方旋转加密操作控制表，得到各个控制数值对应的魔方加密旋转操作方式，并对所述电网设备状态信息文件进行相应的魔方旋转操作加密，旋转32次后，得到加密电网设备状态信息文件；其中，所述魔方旋转加密操作控制表为控制数值与魔方加密旋转操作方式的对应关系表，所述魔方加密旋转操作方式包括魔方的旋转面、旋转方向和旋转度数。
本实施例中，魔方进行哪种加密旋转操作方式进行旋转，取决于用户注册时的用户指纹特征值和当前时间，这样既能保证对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key为用户独有，又能保证用户在不同时刻对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key不同，防止了黑客的窃听。
本实施例中，步骤504中预先自定义的魔方旋转加密操作控制表用语言描述为：
当控制数值为0时，对应的魔方加密旋转操作方式为上表面顺时针旋转90°；
当控制数值为1时，对应的魔方加密旋转操作方式为上表面逆时针旋转90°；
当控制数值为2时，对应的魔方加密旋转操作方式为下表面顺时针旋转90°；
当控制数值为3时，对应的魔方加密旋转操作方式为下表面逆时针旋转90°；
当控制数值为4时，对应的魔方加密旋转操作方式为左面顺时针旋转90°；
当控制数值为5时，对应的魔方加密旋转操作方式为左面逆时针旋转90°；
当控制数值为6时，对应的魔方加密旋转操作方式为右面顺时针旋转90°；
当控制数值为7时，对应的魔方加密旋转操作方式为右面逆时针旋转90°；
当控制数值为8时，对应的魔方加密旋转操作方式为正面顺时针旋转90°；
当控制数值为9时，对应的魔方加密旋转操作方式为正面逆时针旋转90°；
当控制数值为10时，对应的魔方加密旋转操作方式为背面顺时针旋转90°；
当控制数值为11时，对应的魔方加密旋转操作方式为背面逆时针旋转90°。
步骤六、文件存储：所述云存储服务器集群根据门限方案对加密电网设备状态信息文件进行存储。
本实施例中，步骤504中预先自定义的魔方旋转加密操作控制表如表1所示：
表1魔方旋转加密操作控制表
本实施例中，步骤六中所述云存储服务器集群根据门限方案对加密电网设备状态信息文件进行存储的具体过程为：
步骤601、定义门限为(n，t)，其中，n为可供存储的所述云服务端的云存储服务器数，t为未被破坏的云存储服务器数阈值；
步骤602、所述云存储服务器集群根据公式PartSize＝FileSize/U计算得到将加密电网设备状态信息文件分割为U块后每个文件块的字节数PartSize，其中，FileSize为加密电网设备状态信息文件的字节数，U为将加密电网设备状态信息文件分割的文件块数且
步骤603、当每个文件块的字节数PartSize是U的整数倍时，所述云存储服务器集群根据每个文件块的字节数PartSize直接将所述加密电网设备状态信息文件平均分割为U块文件，并对U块文件从前到后编号为1～U号文件块；当每个文件块的字节数PartSize不是U的整数倍时，首先，所述云存储服务器集群用PartSize整除U取余数ResSize，且将加密电网设备状态信息文件从后端去掉ResSize个字节后平均分割为U-1块，并对U-1块文件从前到后编号为1～U-1号文件块，然后，所述云存储服务器集群在去掉的ResSize个字节的后面补充U-ResSize个字节的0后，作为第U号文件块；
步骤604、所述云存储服务器集群分别给U块文件加入头信息，所述头信息包括相应文件块的哈希值；
本实施例中，所述头信息包括依次排列的4个字节的开始标识、2个字节的头信息字节数、1个字节的门限参数n、1个字节的门限参数t、4个字节的加密电网设备状态信息文件的字节数、4个字节的各个文件块的字节数、4个字节的每个云存储服务器2所存文件的字节数、4个字节的填充字节、4个字节的加密电网设备状态信息文件的类型、16个字节的文件块的哈希值和4个字节的结束标识。具体地，本实施例中，开始标识为0xAA，头信息字节数为48，门限参数n为5，门限参数t为2，加密电网设备状态信息文件的字节数小于等于4G，结束标识为0xAA；
步骤605、所述云存储服务器集群根据门限(n，t)制定文件块存储规则表，并根据文件块存储规则表对U块文件进行存储分配，确定出将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器2中的文件块的编号；其中，所述文件块存储规则表为所述云服务端的各个云存储服务器2与存储到该云存储服务器2中的文件块的编号的对应关系表；例如，当取n＝5、t＝3、U＝10时，制定出的文件块存储规则表如表2所示：
表2文件块存储规则表
表3中，A、B、C、D、E为5个云存储服务器2的编号，1～10为10块文件的编号，√表示该文件块在相应的云存储服务器2中有存储，空白代表该文件块在相应的云存储服务器2中无存储；
步骤606、根据将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器2中的文件块的编号找到将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器2中的文件块，并对将要存储到所述云服务端的每个云存储服务器2中的文件块进行重新组合，形成将要存储到所述云服务端的每个云存储服务器2中的重组文件，并将相应的重组文件存储到相应的云存储服务器2中。
如图3所示，本发明的电网设备状态信息云存储***的数据下载方法，包括以下步骤：
步骤一、用户认证：用户通过指纹识别仪3输入指纹信息，与所述指纹识别仪3连接的计算机1读取指纹信息并提取出用户指纹特征值Fingerprint，且将提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值相比对，当提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值相同时，认证通过并将用户指纹特征值Fingerprint传输给所述云存储服务器集群；否则，当提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值不相同时，认证通不过，重新要求用户认证；
步骤二、选择文件：用户通过计算机1选择已上传到所述云存储服务器集群中的电网设备状态信息文件；
步骤三、门限重组：所述云存储服务器集群根据门限方案对存储到各个云存储服务器2中的文件进行重组，组合出完整的电网设备状态信息文件；
本实施例中，步骤三中所述云存储服务器集群根据门限方案对存储到各个云存储服务器2中的文件进行重组，组合出完整的电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤301、所述云存储服务器集群获取存储在所述云存储服务器集群中的该用户对电网设备状态信息文件进行加密时的门限方案的门限参数(n，t)，其中，n为可供存储的所述云服务端的云存储服务器数，t为未被破坏的云存储服务器数阈值；
步骤302、所述云存储服务器集群根据公式PartSize＝FileSize/U计算得到该用户对电网设备状态信息文件进行加密时将加密电网设备状态信息文件分割为U块后每个文件块的字节数PartSize，其中，FileSize为加密电网设备状态信息文件的字节数，U为将加密电网设备状态信息文件分割的文件块数且
步骤303、所述云存储服务器集群中存储有重组文件的各个云存储服务器2将存储在其中的重组文件进行分离，得到存储在各个云存储服务器2中的个文件块和各个文件块的编号，并分别去掉存储在各个云存储服务器2中的各个文件块的头信息后，求取存储在各个云存储服务器2中的各个文件块的哈希值，且将求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值相比对，当求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值相同时，说明该文件块未被破坏，否则，当求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值不相同时，说明该文件块已被破坏，记录已被破坏的文件块的数量；
步骤304、将已被破坏的文件块的数量与n-t相比对，当已被破坏的文件块的数量大于t时，无法组合出完整的电网设备状态信息文件，结束数据下载，否则，当已被破坏的文件块的数量小于等于t时，执行步骤305；
步骤305、从未被破坏的文件块中挑选出编号分别为1～U号文件块且将编号为1～U号文件块依次组合，组合出完整的电网设备状态信息文件。
步骤四、文件解密：所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方解密算法对组合出的电网设备状态信息文件进行相逆于文件加密魔方旋转方向的魔方旋转操作解密，得到解密后的电网设备状态信息文件；
本实施例中，步骤四中所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方解密算法对组合出的电网设备状态信息文件进行相逆于文件加密魔方旋转方向的魔方旋转操作解密，得到解密后的电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤401、所述云存储服务器集群将组合出的电网设备状态信息文件分割成6×N2份，写入N阶魔方的N2个小方格里；其中，N阶魔方为长、宽、高均为N个小方格的正方体；
步骤402、所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint，对应找到存储在所述云存储服务器集群中的该用户存储电网设备状态信息文件的时间time和对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key，且用Key[i]代表密钥Key的第i字节数据，i＝1,2,3,…,32；
步骤403、所述云存储服务器集群对于i＝1,2,3,…,32的每一个Key[i]，用Key[i]整除12取余数res，并将该余数res作为对N阶魔方进行旋转操作的控制数值；其中，所述控制数值的取值为0～11；
步骤404、所述云存储服务器集群根据各个控制数值查询预先自定义的魔方旋转解密操作控制表，得到各个控制数值对应的魔方解密旋转操作方式，并对所述电网设备状态信息文件进行相应的魔方旋转操作解密，旋转32次后，得到解密后的电网设备状态信息文件；其中，所述魔方旋转解密操作控制表为控制数值与魔方解密旋转操作方式的对应关系表，所述魔方解密旋转操作方式包括魔方的旋转面、旋转方向和旋转度数。
本实施例中，步骤404中预先自定义的魔方旋转解密操作控制表用语言描述为：
当控制数值为0时，对应的魔方解密旋转操作方式为上表面逆时针旋转90°；
当控制数值为1时，对应的魔方解密旋转操作方式为上表面顺时针旋转90°；
当控制数值为2时，对应的魔方解密旋转操作方式为下表面逆时针旋转90°；
当控制数值为3时，对应的魔方解密旋转操作方式为下表面顺时针旋转90°；
当控制数值为4时，对应的魔方解密旋转操作方式为左面逆时针旋转90°；
当控制数值为5时，对应的魔方解密旋转操作方式为左面顺时针旋转90°；
当控制数值为6时，对应的魔方解密旋转操作方式为右面逆时针旋转90°；
当控制数值为7时，对应的魔方解密旋转操作方式为右面顺时针旋转90°；
当控制数值为8时，对应的魔方解密旋转操作方式为正面逆时针旋转90°；
当控制数值为9时，对应的魔方解密旋转操作方式为正面顺时针旋转90°；
当控制数值为10时，对应的魔方解密旋转操作方式为背面逆时针旋转90°；
当控制数值为11时，对应的魔方解密旋转操作方式为背面顺时针旋转90°。
本实施例中，步骤404中预先自定义的魔方旋转解密操作控制表如表3所示：
表3魔方旋转解密操作控制表
步骤五、文件传输：由所述计算机1向所述云存储服务器集群发送连接请求，所述云存储服务器集群允许连接后，所述计算机1接收解密后的电网设备状态信息文件，由所述云存储服务器集群发送模块开辟一个线程，负责发送电网设备状态信息文件流；
步骤六、文件接收：所述云存储服务器集群将用户通过计算机1请求下载的电网设备状态信息文件发送至计算机1，计算机1接收文件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电网设备状态信息云存储***，其特征在于：包括设置在各个变电站内作为客户端设备的多个计算机(1)和设置在智能电网中心作为云存储端设备的云存储服务器集群，多个所述计算机(1)和云存储服务器集群内的各个云存储服务器(2)均通过Internet网络相互连接并通信，多个所述计算机(1)上均接有指纹识别仪(3)。
2.一种利用如权利要求1所述电网设备状态信息云存储***进行数据上传的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、用户注册：用户通过指纹识别仪(3)输入指纹信息，与所述指纹识别仪(3)连接的计算机(1)读取指纹信息并提取出用户指纹特征值Fingerprint，且将用户指纹特征值Fingerprint传输给所述云存储服务器集群；
步骤二、选择文件：用户通过计算机(1)选择需要上传的电网设备状态信息文件；
步骤三、文件传输：由所述计算机(1)向所述云存储服务器集群发送连接请求，所述云存储服务器集群允许连接后，所述计算机(1)发送电网设备状态信息文件，由所述云存储服务器集群接收模块开辟一个线程，负责接收电网设备状态信息文件流；
步骤四、文件接收：所述云存储服务器集群根据计算机(1)请求，接收上传的电网设备状态信息文件；
步骤五、文件加密：所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方加密算法对电网设备状态信息文件进行魔方旋转操作加密，得到加密电网设备状态信息文件；
步骤六、文件存储：所述云存储服务器集群根据门限方案对加密电网设备状态信息文件进行存储。
3.按照权利要求2所述的数据上传的方法，其特征在于：步骤五中所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方加密算法对电网设备状态信息文件进行魔方旋转操作加密，得到加密电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤501、所述云存储服务器集群将电网设备状态信息文件分割成6×N2份，写入N阶魔方的N2个小方格里；其中，N阶魔方为长、宽、高均为N个小方格的正方体；
步骤502、所述云存储服务器集群读取当前时间time，运用用户指纹特征值Fingerprint并根据Hash函数Key＝Hash(Fingerprint||time)计算对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key，对时间time和对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key进行存储，且用Key[i]代表密钥Key的第i字节数据，i＝1,2,3,…,32；
步骤503、所述云存储服务器集群对于i＝1,2,3,…,32的每一个Key[i]，用Key[i]整除12取余数res，并将该余数res作为对N阶魔方进行旋转操作的控制数值；其中，所述控制数值的取值为0～11；
步骤504、所述云存储服务器集群根据各个控制数值查询预先自定义的魔方旋转加密操作控制表，得到各个控制数值对应的魔方加密旋转操作方式，并对所述电网设备状态信息文件进行相应的魔方旋转操作加密，旋转32次后，得到加密电网设备状态信息文件；其中，所述魔方旋转加密操作控制表为控制数值与魔方加密旋转操作方式的对应关系表，所述魔方加密旋转操作方式包括魔方的旋转面、旋转方向和旋转度数。
4.按照权利要求3所述的数据上传的方法，其特征在于：步骤504中预先自定义的魔方旋转加密操作控制表用语言描述为：
当控制数值为0时，对应的魔方加密旋转操作方式为上表面顺时针旋转90°；
当控制数值为1时，对应的魔方加密旋转操作方式为上表面逆时针旋转90°；
当控制数值为2时，对应的魔方加密旋转操作方式为下表面顺时针旋转90°；
当控制数值为3时，对应的魔方加密旋转操作方式为下表面逆时针旋转90°；
当控制数值为4时，对应的魔方加密旋转操作方式为左面顺时针旋转90°；
当控制数值为5时，对应的魔方加密旋转操作方式为左面逆时针旋转90°；
当控制数值为6时，对应的魔方加密旋转操作方式为右面顺时针旋转90°；
当控制数值为7时，对应的魔方加密旋转操作方式为右面逆时针旋转90°；
当控制数值为8时，对应的魔方加密旋转操作方式为正面顺时针旋转90°；
当控制数值为9时，对应的魔方加密旋转操作方式为正面逆时针旋转90°；
当控制数值为10时，对应的魔方加密旋转操作方式为背面顺时针旋转90°；
当控制数值为11时，对应的魔方加密旋转操作方式为背面逆时针旋转90°。
5.按照权利要求3所述的数据上传的方法，其特征在于：步骤六中所述云存储服务器集群根据门限方案对加密电网设备状态信息文件进行存储的具体过程为：
步骤601、定义门限为(n，t)，其中，n为可供存储的所述云服务端的云存储服务器数，t为未被破坏的云存储服务器数阈值；
步骤602、所述云存储服务器集群根据公式PartSize＝FileSize/U计算得到将加密电网设备状态信息文件分割为U块后每个文件块的字节数PartSize，其中，FileSize为加密电网设备状态信息文件的字节数，U为将加密电网设备状态信息文件分割的文件块数且
步骤603、当每个文件块的字节数PartSize是U的整数倍时，所述云存储服务器集群根据每个文件块的字节数PartSize直接将所述加密电网设备状态信息文件平均分割为U块文件，并对U块文件从前到后编号为1～U号文件块；当每个文件块的字节数PartSize不是U的整数倍时，首先，所述云存储服务器集群用PartSize整除U取余数ResSize，且将加密电网设备状态信息文件从后端去掉ResSize个字节后平均分割为U-1块，并对U-1块文件从前到后编号为1～U-1号文件块，然后，所述云存储服务器集群在去掉的ResSize个字节的后面补充U-ResSize个字节的0后，作为第U号文件块；
步骤604、所述云存储服务器集群分别给U块文件加入头信息，所述头信息包括相应文件块的哈希值；
步骤605、所述云存储服务器集群根据门限(n，t)制定文件块存储规则表，并根据文件块存储规则表对U块文件进行存储分配，确定出将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器(2)中的文件块的编号；其中，所述文件块存储规则表为所述云服务端的各个云存储服务器(2)与存储到该云存储服务器(2)中的文件块的编号的对应关系表；
步骤606、根据将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器(2)中的文件块的编号找到将要存储到所述云服务端的各个云存储服务器(2)中的文件块，并对将要存储到所述云服务端的每个云存储服务器(2)中的文件块进行重新组合，形成将要存储到所述云服务端的每个云存储服务器(2)中的重组文件，并将相应的重组文件存储到相应的云存储服务器(2)中。
6.按照权利要求5所述的数据上传的方法，其特征在于：所述头信息包括依次排列的4个字节的开始标识、2个字节的头信息字节数、1个字节的门限参数n、1个字节的门限参数t、4个字节的加密电网设备状态信息文件的字节数、4个字节的各个文件块的字节数、4个字节的每个云存储服务器(2)所存文件的字节数、4个字节的填充字节、4个字节的加密电网设备状态信息文件的类型、16个字节的文件块的哈希值和4个字节的结束标识。
7.一种对采用如权利要求5所述数据上传的方法上传的数据进行下载的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、用户认证：用户通过指纹识别仪(3)输入指纹信息，与所述指纹识别仪(3)连接的计算机(1)读取指纹信息并提取出用户指纹特征值Fingerprint，且将提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值相比对，当提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值相同时，认证通过并将用户指纹特征值Fingerprint传输给所述云存储服务器集群；否则，当提取出的用户指纹特征值Fingerprint与用户注册时的用户指纹特征值不相同时，认证通不过，重新要求用户认证；
步骤二、选择文件：用户通过计算机(1)选择已上传到所述云存储服务器集群中的电网设备状态信息文件；
步骤三、门限重组：所述云存储服务器集群根据门限方案对存储到各个云存储服务器(2)中的文件进行重组，组合出完整的电网设备状态信息文件；
步骤四、文件解密：所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方解密算法对组合出的电网设备状态信息文件进行相逆于文件加密魔方旋转方向的魔方旋转操作解密，得到解密后的电网设备状态信息文件；
步骤五、文件传输：由所述计算机(1)向所述云存储服务器集群发送连接请求，所述云存储服务器集群允许连接后，所述计算机(1)接收解密后的电网设备状态信息文件，由所述云存储服务器集群发送模块开辟一个线程，负责发送电网设备状态信息文件流；
步骤六、文件接收：所述云存储服务器集群将用户通过计算机(1)请求下载的电网设备状态信息文件发送至计算机(1)，计算机(1)接收文件。
8.按照权利要求7所述的对采用如权利要求5所述数据上传的方法上传的数据进行下载的方法，其特征在于：步骤三中所述云存储服务器集群根据门限方案对存储到各个云存储服务器(2)中的文件进行重组，组合出完整的电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤301、所述云存储服务器集群获取存储在所述云存储服务器集群中的该用户对电网设备状态信息文件进行加密时的门限方案的门限参数(n，t)，其中，n为可供存储的所述云服务端的云存储服务器数，t为未被破坏的云存储服务器数阈值；
步骤302、所述云存储服务器集群根据公式PartSize＝FileSize/U计算得到该用户对电网设备状态信息文件进行加密时将加密电网设备状态信息文件分割为U块后每个文件块的字节数PartSize，其中，FileSize为加密电网设备状态信息文件的字节数，U为将加密电网设备状态信息文件分割的文件块数且
步骤303、所述云存储服务器集群中存储有重组文件的各个云存储服务器(2)将存储在其中的重组文件进行分离，得到存储在各个云存储服务器(2)中的个文件块和各个文件块的编号，并分别去掉存储在各个云存储服务器(2)中的各个文件块的头信息后，求取存储在各个云存储服务器(2)中的各个文件块的哈希值，且将求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值相比对，当求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值相同时，说明该文件块未被破坏，否则，当求取得到的哈希值与头信息中包括的哈希值不相同时，说明该文件块已被破坏，记录已被破坏的文件块的数量；
步骤304、将已被破坏的文件块的数量与n-t相比对，当已被破坏的文件块的数量大于t时，无法组合出完整的电网设备状态信息文件，结束数据下载，否则，当已被破坏的文件块的数量小于等于t时，执行步骤305；
步骤305、从未被破坏的文件块中挑选出编号分别为1～U号文件块且将编号为1～U号文件块依次组合，组合出完整的电网设备状态信息文件。
9.按照权利要求7所述的对采用如权利要求5所述数据上传的方法上传的数据进行下载的方法，其特征在于：步骤四中所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint和魔方解密算法对组合出的电网设备状态信息文件进行相逆于文件加密魔方旋转方向的魔方旋转操作解密，得到解密后的电网设备状态信息文件的具体过程为：
步骤401、所述云存储服务器集群将组合出的电网设备状态信息文件分割成6×N2份，写入N阶魔方的N2个小方格里；其中，N阶魔方为长、宽、高均为N个小方格的正方体；
步骤402、所述云存储服务器集群根据用户指纹特征值Fingerprint，对应找到存储在所述云存储服务器集群中的该用户存储电网设备状态信息文件的时间time和对电网设备状态信息文件进行加密的密钥Key，且用Key[i]代表密钥Key的第i字节数据，i＝1,2,3,…,32；
步骤403、所述云存储服务器集群对于i＝1,2,3,…,32的每一个Key[i]，用Key[i]整除12取余数res，并将该余数res作为对N阶魔方进行旋转操作的控制数值；其中，所述控制数值的取值为0～11；
步骤404、所述云存储服务器集群根据各个控制数值查询预先自定义的魔方旋转解密操作控制表，得到各个控制数值对应的魔方解密旋转操作方式，并对所述电网设备状态信息文件进行相应的魔方旋转操作解密，旋转32次后，得到解密后的电网设备状态信息文件；其中，所述魔方旋转解密操作控制表为控制数值与魔方解密旋转操作方式的对应关系表，所述魔方解密旋转操作方式包括魔方的旋转面、旋转方向和旋转度数。
10.按照权利要求9所述的对采用如权利要求5所述数据上传的方法上传的数据进行下载的方法，其特征在于：步骤404中预先自定义的魔方旋转解密操作控制表用语言描述为：
当控制数值为0时，对应的魔方解密旋转操作方式为上表面逆时针旋转90°；
当控制数值为1时，对应的魔方解密旋转操作方式为上表面顺时针旋转90°；
当控制数值为2时，对应的魔方解密旋转操作方式为下表面逆时针旋转90°；
当控制数值为3时，对应的魔方解密旋转操作方式为下表面顺时针旋转90°；
当控制数值为4时，对应的魔方解密旋转操作方式为左面逆时针旋转90°；
当控制数值为5时，对应的魔方解密旋转操作方式为左面顺时针旋转90°；
当控制数值为6时，对应的魔方解密旋转操作方式为右面逆时针旋转90°；
当控制数值为7时，对应的魔方解密旋转操作方式为右面顺时针旋转90°；
当控制数值为8时，对应的魔方解密旋转操作方式为正面逆时针旋转90°；
当控制数值为9时，对应的魔方解密旋转操作方式为正面顺时针旋转90°；
当控制数值为10时，对应的魔方解密旋转操作方式为背面逆时针旋转90°；
当控制数值为11时，对应的魔方解密旋转操作方式为背面顺时针旋转90°。
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