[发明专利]一种智能电网中用电隐私及完整性保护的聚合方法及系统

摘要

本发明公开了一种智能电网中用电隐私及完整性保护的聚合方法及系统，该方法由安装在用户中的智能电表实时记录并汇报用户的用电量、由具有计算能力的网关负责数据聚合功能和中继功能、由控制中心负责收集、处理和分析各用户的实时用电量数据，并提供可靠服务、由可信中心负责管理整个系统，具体步骤如下：（1）系统初始化阶段；（2）用户数据汇报阶段；（3）安全数据聚合阶段；（4）聚合数据恢复极端。该发明实现了一个安全的数据聚合系统，一方面用于保护用户的用电隐私；同时，也用于确保数据的完整性，即：从技术上检测汇报数据通信差错，防止用户冒名非法汇报，以及汇报的用电量被非法截获、修改、伪造等。

主权项

1.一种智能电网中用电隐私及完整性保护的聚合方法，其特征在于该方法由安装在用户中的智能电表实时记录并汇报用户的用电量；由具有计算能力的网关负责数据聚合功能和中继功能；由控制中心负责收集、处理和分析各用户的实时用电量数据，并提供可靠服务；由可信中心负责管理整个系统，具体步骤如下：(1)系统初始化阶段1)可信中心根据输入的安全参数k，运行以下算法Gen(k)，获得参数(q，g，G1，G2，e)，其中q是长度为k的安全大素数，并选择群G1的生成元g∈G1；Gen(k)：选择阶为大素数q的两个循环群{G1，G2}，在G1和G2上定义非退化和高效的双线性运算e：G1×G1→G2并满足：双线性：对于所有P，Q∈G₁，满足和e(P^a，Q^b)＝e(P，Q)^ab∈G₂；非退化性：存在P，Q∈G₁，使得可计算性：对于所有的P，Q∈G1，存在高效的计算e(P，Q)的算法；2)可信中心随机选择g1∈G1；3)可信中心选择两个密码学意义安全的哈希函数h和h1，其中，h：{0，1}*→G1，h1：{0，1}*→G1；4)可信中心随机选择n个其中i＝1，2，...，n，并满足并将每一个z_i分别分发给每一用户U_i；5)可信中心分别随机选择n个和其中i＝1，2，...，n并将每一个u_i，v_i和x_i分别分发给每一个用户U_i，可信中心同时计算和6)可信中心随机选择并计算和其中i＝1，2，...，n；7)最后，每个用户Ui获得并保密＜ui，υi，zi，xi＞；网关获得并保密w；控制中心获得并保密υ；系统的公开信息为＜g，g1，h，h1，Y＞和Mi，其中i＝1，2，...，n；(2)用户数据汇报阶段在数据汇报时间点t，用户Ui执行以下操作，将用电量mi汇报给网关：1)计算2)将ci和σi发送给网关；(3)安全数据聚合阶段网关接收到ci和σi以后，执行下面的操作：1)计算2)检查是否满足，如果不满足，可检测出用户用电量的完整性已被破坏；如果满足，将c发送给控制中心，以上等式验证的详细过程如下：(4)聚合数据恢复阶段控制中心接收到c以后，根据其掌握的秘密信息先计算再计算对数从而获得用户的聚合用电量