[发明专利]一种基于隐私保护的智能电网数据采集方法

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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；(8)数据集中器根据来自智能电表的伪身份KID判断该智能电表是否是该数据集中器管辖，且智能电表的当前时间戳TS是否在允许时间差范围内，且序列号seg是否等于该数据集中器为该智能电表所在的分组设置的序号，如果是，则进入步骤(9)，否则过程结束；(9)数据集中器按分组并根据其管辖的每个智能电表发送的签名结果σ、其所在分组在所有v个分组中的序列号seg、其伪身份KID、其电力数据密文M、以及智能电表的当前时间戳TS对智能电表进行批验证；(10)数据集中器对所有分组中的所有智能电表发送来的电力数据执行聚合操作，以得到聚合密文M'；(11)数据集中器使用其私钥y对其在所有数据集中器构成的集合中的编号TID、聚合密文M'、以及智能电表的当前时间戳TS进行签名，以得到签名结果：σ′＝yH(TID||M′||TS)(12)数据集中器将聚合密文M'和签名结果σ'发送到数据控制中心；(13数据控制中心根据来自数据集中器的聚合密文M'和签名结果σ'对该数据集中器进行验证，并判断验证是否成功，如果成功则转入步骤(14)，否则过程结束：(14)数据控制中心根据Paillier算法并使用步骤(1)生成的私钥(λ,u)对数据集中器的聚合密文M'进行处理，以得到总电量C_all：C_all＝L((M′)^λmodN₁²)·μmod N₁。