当今世界是一个信息网络为核心的时代,随着数字化、网络化与信息化的迅猛发展,工业生产过程中开始使用越来越多的智能化设备监控工业设备的状态和信息。然而,随着信息技术在工业生产中的不断深化和应用,在越来越开放的网络环境下,数据传输的安全性正变得越来越具有挑战性和威胁。因此,智能终端设备将工业现场设备状态信息和数据进行采集,安全传输到服务器进行保存,并对设备进行远程控制,确保数据的安全性、可靠性和大数据的分析利用对各行各业客观上就尤为重要。本文提出了一种基于国家密码高性能芯片的安全RTU(Remote Terminal Unit即远程终端单元)的实现方案,结合现场工业的生产监控要求、功能需求分析和设计原则设计了安全RTU的硬件和软件系统,采用硬件和软件相结合的方式研制开发了基于国家密码高性能芯片的安全RTU。硬件部分主要设计了以i.MX6Q作为处理器,外接网络通信电路、串口电路、电源电路、加密模块等电路模块;软件设计的基础是Linux操作系统,在Linux系统的基础上开发和加载了相关模块的驱动,进行BootLoader移植、内核的配置和根文件系统的制作并编写相应的测试程序,安全RTU的数据安全传输方案采用一种公钥密码和对称密码相结合而成的混合加解密算法,对称密码采用SM4,公钥密码采用SM2,结合SM2和SM4算法优点对数据进行混合加密传输,研究解决了 SCADA软件(Supervisory Control And Data Acquisition即数据采集与监视控制系统)和外围采集系统的端到端信源加密问题,解密则通过客户端从服务器下载数据时以公私密钥相结合的方式完成,最后对安全RTU的性能和传输安全性进行了系统联调和测试。结果表明:基于国家密码高性能芯片的安全RTU在系统中运行良好,实现了对外围采集设备传感器的数据采集和处理功能,并在数据上传服务器之前对数据进行加密,能够有效拒绝非法入侵者的入侵和信息泄露,保证安全RTU数据传输的安全性。服务器通过配置软件和监控程序可以远程配置和控制安全RTU,实时监控安全RTU的状态,在数据传输期间,以太网和4G网络用于传输加密数据,满足了系统监控需求和系统功能需求。