本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

一、研究作者与发表信息

本研究由黄翔1、徐培栋2†、俞力珉2、任旭超1、宋亮亮3合作完成，作者单位包括：

1. 国网江苏电力有限公司（江苏南京）；

2. 国网江苏电力有限公司无锡供电分公司（江苏无锡）；

3. 国网江苏电力有限公司电力科学研究院（江苏南京）。

研究发表于《计算技术与自动化》（Computing Technology and Automation）2025年12月第44卷第4期，文章编号1003-6199(2025)04-0195-06，基金支持为国网江苏省电力有限公司科技项目（J2023147）。

二、学术背景与研究目标

科学领域：本研究属于电力系统继电保护通信安全领域，聚焦于通信报文防篡改技术。

研究背景：随着智能电网发展，继电保护通信报文的可靠性面临更高要求。传统防篡改方法因依赖特定硬件/软件环境，存在通用性差、实时性不足等问题。现有方法如区块链技术（文献[1]）、信息隐藏（文献[2]）等虽有一定效果，但分别存在安全性不稳定、计算成本高等缺陷。

研究目标：提出一种基于**CMS协议（Cryptographic Message Syntax，加密消息语法）和混沌映射（Chaos Mapping）**的防篡改方法，通过双重加密与完整性验证，提升报文安全性。

三、研究流程与方法

1. 通信报文关键信息提取

• 滤波处理：采用滑动窗口滤波（公式1）消除噪声，窗口大小为n。

• 关键信息提取：通过复数单位根和幅值分量分析（公式2），提取报文关键特征y'i。

• 关联规则分析：计算不同报文间的置信度s(ya⇒yb)与关联规则c(ya⇒yb)（公式3），揭示报文内部逻辑关系。

2. 基于CMS协议与混沌映射的加密机制

• 混沌映射函数生成：根据报文特性生成非线性函数di()（公式4），参数包括安全度c、信息流总量m等。

• 初次加密：利用混沌映射对关键信息进行非线性编码（公式5），生成随机密钥序列。

• 二次加密：通过CMS协议生成公钥，对初次加密结果再加密（图2代码示例），增强安全性。

3. 完整性验证与修复

• 解密处理：结合混沌映射密钥p与CMS协议密钥q解密（公式6）。

• 完整性验证：计算信息浓度ti（公式7），对比初始浓度判断是否篡改。

• 修复机制：若篡改发生，通过修复函数md(x)恢复数据（公式8）。

四、实验结果与逻辑链条

1. 加密与解密效果

• 加密结果：密文呈现非线性变化（图4），有效隐藏原始信息。

• 解密效果：准确还原原始报文，验证了解密算法的可靠性。

2. 防篡改性能对比

• 被篡改数据量：在50MB至10000MB数据体量下，本文方法（方法1）被篡改量仅0.23MB~1.99MB，远低于区块链方法（方法2）与信息隐藏方法（方法3）（表1）。

• 防篡改成功率：本文方法成功率始终高于95%，而对比方法均表现不佳（图5）。

逻辑关系：加密机制的有效性通过解密验证得以确认，而防篡改性能实验进一步证明该方法在真实场景中的优势。

五、研究结论与价值

结论：结合CMS协议与混沌映射的双重加密机制，显著提升了继电保护通信报文的防篡改能力。

科学价值：

1. 完善了混沌映射在电力通信安全中的应用理论；

2. 为动态加密提供了可调参数模型（如公式4）。

应用价值：

1. 降低电力系统因报文篡改引发事故的风险；

2. 为其他需防篡改的通信系统（如工业互联网）提供参考。

六、研究亮点

1. 方法创新：首次将CMS协议与混沌映射结合，构建双重加密机制。

2. 性能优势：实验显示其防篡改成功率比现有方法提高至少30%。

3. 通用性：不依赖特定硬件环境，适用于不同规模的数据体量。

七、其他有价值内容

• 实验环境：基于Windows 10系统、2.5GHz CPU的测试平台（图3），确保了结果可复现性。

• 代码公开：二次加密的CMS协议实现代码部分公开（图2），增强方法透明度。

（注：全文共计约1500字，涵盖研究全流程与核心发现。）