[發明專利]智能電網的數據采集方法在審

申請號：	201510421008.X	申請日：	2015-07-17
公開（公告）號：	CN105006128A	公開（公告）日：	2015-10-28
發明（設計）人：	溫蜜;徐琳;雷景生;唐忠;楊俊杰;李晉國;譚志強;孫旭;張栩	申請（專利權）人：	上海電力學院
主分類號：	G08C17/02	分類號：	G08C17/02;H04W84/18;H04L29/06
代理公司：	上海申匯專利代理有限公司 31001	代理人：	吳寶根
地址：	200090 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	智能電網數據采集方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及電網技術，特別是涉及一種智能電網的數據采集方法的技術。

背景技術

智能電網，又稱為知識型電網或者現代電網，是將現代先進的傳感與測量技術、信息通信技術、控制技術和原有的輸配電基礎設施高度集成而形成的新型電網。智能配電網的開放性使得大量智能采集終端和移動終端廣泛應用和接入，這就對智能配電網中數據傳輸的完整性，保密性，抗攻擊性以及隱私保護等問題提出了新的挑戰。

無線傳感器網絡是智能配電網中最主要的用戶端數據采集系統。目前，國內外對無線傳感器網絡數據傳輸的完整性，保密性，抗攻擊性等問題進行了一定的研究，提出了各種不同的廣播認證協議。一種是μTESLA廣播認證協議，該協議在對廣播認證的初始化參數進行分配時，是利用基站與節點之間的共享密鑰，通過單播的方式來完成的。通過延遲發送認證密鑰及判斷延時時長來確定所發送的數據包的完整性。該方案安全性較好，但消息認證有延時，這種延時會導致DOS攻擊的發生。后來研究者對μTESLA進行了一系列改進，提出了多級μTESLA方案、多基站的μTESLA方案、針對認證漂移的μTESLA優化方案以及基于消息驅動的μTESLA認證方案等。這些優化方案都是在基本的μTESLA基礎上進行的改進，其根本思想沒有改變，因此延時是一直存在的問題，它們仍然不能抵御DOS攻擊。另一些研究者在智能電網中提出了一種一次簽名的認證方案，但該方案要想達到很好的安全性就要消耗很大的簽名及認證開銷。后來研究者又提出基于Merkle樹的廣播認證協議，該協議采用直接認證的方法，沒有延遲，有效地解決了DOS攻擊的問題，同時實現了多個節點一起認證，相互認證的功能。但當節點數量過大時就會造成節點存儲開銷和通訊開銷都過大的問題。因此研究者又在基本Merkle樹的基礎上提出了一種分級Merkle樹的廣播策略，該方法針對大量節點設計，大大減小了節點的存儲及通信開銷。近年來研究者們提出了將Merkle樹認證協議運用到智能電網的方案，將該協議運用到用戶與社區門戶的安全通信中來提高通信的安全性。但沒有對用戶數據進行有效的隱私保護，攻擊者攔截到用戶發送的信息也可以解讀出有用的數據。用戶的用電信息以及用電規律等隱私的泄露將導致入室盜竊等危害人民生活安全的事件發生。

綜上所述，現有的用戶端數據采集系統都存在著數據傳輸安全性差的缺陷。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種數據傳輸安全性高，且傳輸成本低的智能電網的數據采集方法。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種智能電網的數據采集方法，涉及電網，所述電網中具有多個用于采集電網數據的用戶節點，及用于收集采集數據的總節點；其特征在于，具體步驟如下：

1）將電網劃分為m個用戶區域，每個用戶區域中包含n個用戶節點，并為每個用戶區域設置一個中心節點；

2）隨機生成m個上層屏蔽參數，并將各個上層屏蔽參數一一對應的分發到m個中心節點，且m個上層屏蔽參數之和為零；

定義m個下層屏蔽數組，并為每個下層屏蔽數組隨機生成n個下層屏蔽參數，并將m×n個下層屏蔽參數一一對應的分發到m×n個用戶節點，且同一屏蔽數組中的各下層屏蔽參數之和為零，同一屏蔽數組中的各下層屏蔽參數分發給同一個用戶區域中的用戶節點；

3）為電網構建一個具有m個葉節點的上層樹，并為每個用戶區域構建一個具有n個葉節點的下層樹；

所述上層樹及下層樹均為Merkle樹，上層樹的各個葉節點與各個中心節點一一對應，下層樹的各個葉節點與該下層樹所屬用戶區域的各個用戶節點一一對應；

對上層樹中的每個葉節點，將該葉節點所對應的中心節點的上層屏蔽參數進行Hash運算，并將運算所得值賦給該葉節點；

對上層樹中的每個父節點，先將該父節點的所有子節點的值進行組合，再對組合所得值進行Hash運算，并將運算所得值賦給該父節點；

對下層樹中的每個葉節點，將該葉節點所對應的用戶節點的下層屏蔽參數進行Hash運算，并將運算所得值賦給該葉節點；