Public Key Signature

I contatori smart-me (a partire dalla versione 2.0) firmano digitalmente tutti i dati di misura e le transazioni. In questo modo è possibile verificare in qualsiasi momento l'autenticità dei valori misurati. A tale scopo smart-me utilizza il principio crittografico di una protezione end-to-end mediante una firma digitale basata sulla crittografia asimmetrica.

smart-me distingue tra due tipi di valori di misura firmati:

Signed meter values: valori di misura firmati, che vengono salvati e firmati ogni 15 minuti. Ideali per il conteggio del consumo di energia.
Signed transaction: le transazioni firmate sono pensate per i consumi di energia in un determinato periodo (ad es. la ricarica di veicoli elettrici). Hanno sempre un valore iniziale e un valore finale.

Tecnologia / Procedura

Algoritmo di firma: ECDSA 256 Bit NIST curve (SECP256R1)

Algoritmo di hash: SHA256

Procedura: produzione (certificata)

Durante la produzione del contatore viene generata una coppia di chiavi asimmetriche, che viene salvata sul contatore. La chiave pubblica (Public Key) viene inoltre salvata nel cloud, dove è accessibile pubblicamente.

Procedura: firma dei valori di misura

Ogni 15 minuti o al termine di una transazione viene creato un pacchetto di dati con i relativi valori di misura.
Su questi dati viene calcolato un hash (SHA256).
Questo hash viene cifrato (ECDSA 256) e salvato come firma.
Il pacchetto di dati viene inviato al cloud insieme alla firma e lì salvato.

Procedura: verifica dei valori di misura

Il cliente riceve il pacchetto con i dati di misura tramite l'app, il web o una terza parte.
Calcolo dell'hash (SHA256) sul pacchetto di dati.
La Public Key di tutti i contatori smart-me è disponibile pubblicamente nel cloud (anche tramite API)
Il cliente verifica l'hash del pacchetto di dati con la chiave pubblica.

Pacchetti di dati

Per mantenere il più ridotte possibile le dimensioni del pacchetto di dati e quindi la quantità di dati necessaria per la trasmissione, smart-me utilizza "Google Protocol Buffers" come formato dei dati per i valori di misura. I pacchetti di dati sono strutturati come segue:

Signed meter values

message CounterValue {
  optional bytes Obis = 1;
  optional int64 Value = 2;
  optional string Unit = 3;
}

message MeasurementValues
{
 optional uint32 SerialNumber = 1;
 optional uint32 TimestampUtc = 2;
 repeated CounterValue Values = 3;
}

Measurement values

SerialNumber: il numero di serie del contatore (ad es. 6300000) TimestampUtc: Unix Time Stamp (UTC) di questi dati di misura Values: elenco di tutti i valori di misura (CounterValue) contenuti in questo pacchetto di dati.

CounterValue

Obis: codice OBIS del valore di misura (6 bytes). Ad es. { 0x01, 0x00, 0x01, 0x08, 0x01, 0xFF } per 1-0:1.8.1*255 (energia attiva prelievo tariffa 1) Value: il valore di misura Unit: l'unità del valore di misura. Per smart-me di solito mWh (milliwattora)

Transazioni firmate

Le transazioni sono composte da un valore iniziale e da un valore finale.

message CounterValue {
  optional bytes Obis = 1;
  optional int64 Value = 2;
  optional string Unit = 3;
}

message MeasurementValues
{
 optional uint32 SerialNumber = 1;
 optional uint32 TimestampUtc = 2;
 repeated CounterValue Values = 3;
}

message Transaction
{
 optional uint32 SerialNumber = 1;
 optional uint32 TransactionNumber = 2;
 optional int64 UserId = 3;
 optional MeasurementValues StartValues = 4;
 optional MeasurementValues EndValues = 5;
}

Transazione SerialNumber: il numero di serie del contatore (ad es. 6300000) TransactionNumber: il numero della transazione. Questo numero aumenta a ogni transazione. UserId: l'ID dell'utente che ha avviato questa transazione. StartValues: i valori di misura all'inizio della transazione (vedi sopra) EndValues: i valori di misura alla fine della transazione (vedi sopra)

Esempio

Questo esempio mostra la validazione di una transazione firmata.

Pacchetto di dati (transazione)

awicMRCF/v//DyIvEOrEhuYFGhMKBgEAAQgA/xCj/MaiDhoDbVdoGhIKBgEAAggA/xCkiPkCGgNtV2gqLxDQyIbmBRoTCgYBAAEIAP8Qq7v9ow4aA21XaBoSCgYBAAIIAP8QpIj5AhoDbVdo

oder HEX:

6b 08 9c 31 10 85 fe ff ff 0f 22 2f 10 ea c4 86 e6 05 1a 13 0a 06 01 00 01 08 00 ff 10 a3 fc c6 a2 0e 1a 03 6d 57 68 1a 12 0a 06 01 00 02 08 00 ff 10 a4 88 f9 02 1a 03 6d 57 68 2a 2f 10 d0 c8 86 e6 05 1a 13 0a 06 01 00 01 08 00 ff 10 ab bb fd a3 0e 1a 03 6d 57 68 1a 12 0a 06 01 00 02 08 00 ff 10 a4 88 f9 02 1a 03 6d 57 68

Firma

V0EGJ3gHNbnUZ8hAfdRn2ziEVbnXpZ3a5L5WtG24XOWOeCBKH687W/wikxqK5e+Zad3R/PuCnQDNqgeSfh4pow==

oder HEX:

57 41 06 27 78 07 35 b9 d4 67 c8 40 7d d4 67 db 38 84 55 b9 d7 a5 9d da e4 be 56 b4 6d b8 5c e5 8e 78 20 4a 1f af 3b 5b fc 22 93 1a 8a e5 ef 99 69 dd d1 fc fb 82 9d 00 cd aa 07 92 7e 1e 29 a3

Public Key

RUNTMSAAAAAN48gSNbwl1Uj4DDvwO1wReZj95r19F5nqvy8pTmoUtyMBtf2HgwN6jf9+Akzp/nsy+BMrzAdvrjOD5wfYDGVk

oder HEX:

45 43 53 31 20 00 00 00 0d e3 c8 12 35 bc 25 d5 48 f8 0c 3b f0 3b 5c 11 79 98 fd e6 bd 7d 17 99 ea bf 2f 29 4e 6a 14 b7 23 01 b5 fd 87 83 03 7a 8d ff 7e 02 4c e9 fe 7b 32 f8 13 2b cc 07 6f ae 33 83 e7 07 d8 0c 65 64

Calcolare l'hash (SHA256) del pacchetto di dati:

SHA256(pacchetto di dati) = 52 2F 46 C6 26 70 17 32 B6 FD 4B 78 7E 31 5D 3B EE F0 F4 E3 42 66 4A D0 5F AB 95 74 F1 C1 3C 0C

Validare l'hash con la Public Key mediante ECDSA 256

Deserializzare il pacchetto di dati: insieme alla definizione Protobuffer, il pacchetto di dati può essere deserializzato facilmente (esempio visualizzato come JSON):

{
   "SerialNumber":6300,
   "TransactionNumber":4294967045,
   "UserId":0,
   "StartValues":{
      "SerialNumber":null,
      "TimeStampUtc":1556193898,
      "CounterValues":[
         {
            "Obis":"AQABCAD/",
            "Value":3830562339,
            "Unit":"mWh"
         },
         {
            "Obis":"AQACCAD/",
            "Value":6177828,
            "Unit":"mWh"
         }
      ]
   },
   "EndValues":{
      "SerialNumber":null,
      "TimeStampUtc":1556194384,
      "CounterValues":[
         {
            "Obis":"AQABCAD/",
            "Value":3833552299,
            "Unit":"mWh"
         },
         {
            "Obis":"AQACCAD/",
            "Value":6177828,
            "Unit":"mWh"
         }
      ]
   }
}

Guida alla lettura

StartValues

TimeStampUtc 1556194384 = 25.04.2019 12:04 (UTC)

Valore di misura 1 Obis: AQABCAD/ = 01 00 01 08 00 ff = 1-0:1.8.0*255 (energia attiva prelievo totale)

Valore di misura 1: valore 3830562339 mWh = 3830.562 kWh

Valore di misura 2 Obis: AQACCAD/ = 01 00 02 08 00 ff = 1-0:2.8.0*255 (energia attiva immissione totale)

Valore di misura 2: valore 6177828 mWh = 6.177 kWh

EndValues

TimeStampUtc 1556194384 = 25.04.2019 12:13 (UTC)

Valore di misura 1 Obis: AQABCAD/ = 01 00 01 08 00 ff = 1-0:1.8.0*255 (energia attiva prelievo totale)

Valore di misura 1: valore 3833552299 mWh = 3833.552 kWh

Valore di misura 2 Obis: AQACCAD/ = 01 00 02 08 00 ff = 1-0:2.8.0*255 (energia attiva immissione totale)

Valore di misura 2: valore 6177828 mWh = 6.177 kWh

-> Consumo di energia in questa transazione: 3833.552 kWh - 3830.562 kWh = 2.99 kWh

Tecnologia / Procedura​

Procedura: produzione (certificata)​

Procedura: firma dei valori di misura​

Procedura: verifica dei valori di misura​

Pacchetti di dati​

Transazioni firmate​

Esempio​