[发明专利]面向智能电网的非交互式可验证的多类型加密数据聚合方法

说明书

本发明公开了一种面向智能电网的非交互式可验证的多类型加密数据聚合方法，包括系统初始化，多类型加密数据报告，加密数据聚合，验证和聚合数据解密四个步骤。将具有加法同态特性的加密技术集成到聚合方案中，通过聚合网关进行数据聚合将大量的数据密文聚合为一个值，可以大量降低通信带宽的使用量。最后在控制中心端进行数据解密，由于所使用的加密算法具有加法同态的特性，控制中心能够获得所有用户的数据中每个类型数据的总和值。在确保用户数据隐私和完整性的同时，对同一区域用户的多类型加密数据进行聚合，可以对用户智能电表产生的数据进行深度地、细粒度地分析。本发明设计了保持加法的同态加密算法，提高了系统冗余性和安全性。

技术领域

本发明涉及智能电网领域，特别是涉及一种面向智能电网的非交互式可验证的多类型加密数据聚合方法。

背景技术

智能电网由于其具有高适应性、可靠性和高效率被视作下一代电网系统，它通过双向的电力流和通信数据流的传输使得电网系统更加有效和可靠。和传统的电网系统相比，智能电网集成了各领域的前沿技术，例如移动通信、云计算等，并且实时地收集和处理电能数据。此外，智能电网为更好地利用电站开拓了道路，使得电能消费者能够更好地控制他们的消费费用，这将大幅度地改进传统电网的系统架构。

在一个典型的智能电网架构中具有一个叫做智能电表的设备，智能电表具有一个处理芯片和空间有限的非易失性内存用于对电能数据进行运算操作。智能电表通常安装在住户的智能家居系统中，对住户的用电数据进行监控，并且通过无线或者有线的网络通信基础设施周期性地为电能服务提供商提供电能消耗报告。除此之外，电能服务提供商可以向智能电表反馈一些重要的信息，因此它们可以实时地进行交互通信。

得益于智能电表的优势，智能电网为电能消费者和服务提供商带来了许多的益处。但是智能电网中涉及到的各种安全威胁也随之变得更加严重，这可能将阻碍它的广泛部署。事实上，智能电表是安装在住户房屋附近，并且只设置了有限的保护措施，任何外部的敌手都可以通过物理手段破坏并且控制它。更加严重的是，智能电表可能和住户的个人敏感信息有所关联，例如住户的电能使用状态以及使用数据统计都会存储在智能电表中。因此，外部敌手可以通过一些大数据分析方法描绘出目标住户的日常生活或推断出个人的用电习惯和活动。同时，当前智能电网系统中出现的越来越多的问题和故障是由于信息的传递时延过大，信息不能在固定的、有限时间内发送到特定的系统组件，因此数据的处理效率是智能电网中另一个十分重要的问题。

可以将公钥加密和对称加密技术集成到智能电网中，用于保护信息安全和用户隐私。但是如何平衡数据的隐私性和可用性也是一个需要解决的问题，由于采用加密技术对数据进行加密以后，数据变为密文形式，将失去部分甚至大部分的可用性，因此这个问题不仅是一个学术研究的问题，也是智能电网实际应用中的一个技术瓶颈。同时，电能使用数据通常是包含多个类型的，例如电压、电流、功率、位移功率因子、视在功率等。因此如何在保护用户数据隐私的同时有效地聚合多类型数据是一个热门的研究问题，研究具有隐私保护特性的数据聚合方法在智能电网的信息安全研究中变得越来越重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向智能电网的非交互式可验证的多类型加密数据聚合方法，在确保用户数据隐私和完整性的同时，对同一区域用户的多类型加密数据进行聚合，这样智能电网控制中心可以在数据隐私保护的情况下，对用户智能电表产生的数据进行深度地、细粒度地分析。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

面向智能电网的非交互式可验证的多类型加密数据聚合方法，包括以下步骤：

S1：系统初始化，包括以下子步骤：

S101：可信第三方TTP生成用于聚合和签名验证的系统公共参数，并把其中一些秘密参数发送给智能电网控制中心CC和智能电表；

S102：智能电网控制中心CC产生可用于隐私保护数据聚合的超递增序列；

S2：多类型加密数据报告：