[发明专利]一种基于隐私保护的智能电网数据采集方法

说明书

本发明公开了一种基于隐私保护的智能电网数据采集方法，包括：可信中心生成用于同态加密的公钥和私钥，数据集中器向数据控制中心发送注册请求，并根据数据控制中心对该注册请求的响应生成智能电表的私钥x、公共参数和主密钥，智能电表向数据控制中心发送注册请求，根据数据控制中心对注册请求的响应生成伪身份，向数据控制中心确定的数据集中器发送注册请求，数据集中器在接收到该注册请求后生成私钥，并将私钥发送给智能电表，数据集中器对其管辖的所有智能电表进行分组，并使用分组的结果和伪身份KID为每个分组生成伪身份集合、分组信息的加密结果、以及密文，并将伪身份集合、分组信息的加密结果、以及密文分给对应分组中的所有智能电表。

技术领域

本发明属于智能电网信息安全领域，更具体地，涉及一种基于隐私保护的智能电网数据采集方法。

背景技术

近年来，智能电网作为一个新兴的电网发展方向，正在得到广泛而快速的建设。

为了保证智能电网的安全运行，需要进行大量的数据采集和信息处理，因而智能电网高级测量体系应运而生。其中，智能电表作为高级测量体系中用户侧的关键部分，一方面为电力公司的配电规划、电价制定、电网稳定性监控提供了实时电力数据，另一方面可以提供基于实时价格的精电费计算和远程报账。

然而，现有的智能电网高级测量体系的安全防护机制还存在着技术缺陷：大多数安全防护机制在聚合电力数据时都使用相同的密钥加密，却没有考虑到内部恶意用户带来的威胁，这就使得利用智能电网内部的便利窥探智能电网其他用户的电力数据成为可能，因此隐私保护效果较弱。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于隐私保护的智能电网数据采集方法，其目的在于，在高效采集电力数据的同时，抵抗内部恶意用户的攻击，保证电力数据的安全性，并确保用户隐私不被泄露，从而有效解决现有的智能电网高级测量体系的安全防护机制存在的上述技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于隐私保护的智能电网数据采集方法，是应用在包括可信中心、数据控制中心、数据集中器、以及智能电表的智能电网中，所述方法包括以下步骤：

(1)可信中心使用Paillier算法生成用于同态加密的公钥(N₁,g)和私钥(λ,μ)；

(2)数据集中器向数据控制中心发送注册请求，并根据数据控制中心对该注册请求的响应生成智能电表的私钥x、公共参数和主密钥；

(3)智能电表向数据控制中心发送注册请求，根据数据控制中心对注册请求的响应生成伪身份KID，向数据控制中心确定的数据集中器发送注册请求，数据集中器在接收到该注册请求后生成私钥d，并将私钥d发送给智能电表；

(4)数据集中器对其管辖的所有智能电表进行分组，并使用分组的结果和步骤(3)得到的伪身份KID为每个分组生成伪身份集合、分组信息的加密结果、以及密文，并将伪身份集合、分组信息的加密结果、以及密文分给对应分组中的所有智能电表；

(5)每个智能电表根据来自数据集中器的伪身份集合、分组信息的加密结果、以及密文确定该智能电表所在分组的分组信息；

(6)每个智能电表根据步骤(5)中确定的其所在分组的分组信息生成用于加密其电力数据的随机数，将该随机数发送给同一分组中其他的智能电表，并接收来自同一分组中其他所有智能电表的随机数，根据这些随机数获取该智能电表用于加密其电力数据的随机种子R。

(7)每个智能电表使用步骤(6)得到的随机种子R加密其电力数据c，以得到加密后的电力数据值M，使用其自身的私钥x对智能电表的伪身份KID、加密后的电力数据值M、智能电表的当前时间戳TS、以及该智能电表所在分组在所有v个分组中的序列号seg进行签名，以得到签名结果σ，并将签名结果σ、其所在分组在所有v个分组中的序列号seg、其伪身份KID、以及智能电表的当前时间戳TS发送到数据集中器；