[發明專利]一種智能電網中基于防篡改設備的匿名認證方法及系統

有效

• 申請號: 202010190121.2
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111385306B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 唐飛;龐俊杰
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/32;H04L9/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于智能電網環境下的電力數據安全傳輸領域，具體為一種智能電網中基于防篡改設備的匿名認證方法及系統；所述方法包括智能電網的操作中心根據安全參數產生系統公共參數，分發至智能電表和居住區網關中；智能電表采集實時的電力數據，采用加法同態加密算法對電力數據加密并使用該智能電表的私鑰簽名，將簽名后的電力數據密文發送給居住區網關；居住區網關接收到所述密文后，對所述密文進行認證，若認證成功，則對所述密文進行隱私保護聚合，將聚合后的密文簽名發送至操作中心；操作中心驗證其時間戳和簽名的有效性，若驗證有效則采用私鑰對所述聚合后的密文解密，獲取電力數據的明文消息；本發明極大地提高了智能電網系統的安全性。

技術領域

本發明屬于計算機信息安全學科中的數據安全領域，特別涉及智能電網環境下的電力數據安全傳輸問題，具體為一種智能電網中基于防篡改設備的匿名認證方法及系統。

背景技術

智能電網作為下一代電力系統，將電力傳輸和信息傳遞結合于一體。而隨著電力需求的日益增長，傳統的電力系統很有必要向智能電網系統發展演進，以解決電力資源優化整合和有效地解決高峰期用電情況。智能電網實際上是傳統電網技術的加強。傳統電網通常用于從少數中央發電機將電力輸送給大量用戶或客戶，而智能電網則使用了雙向電力和信息流來創建自動化和分布式的先進能量傳輸網。但在智能電網的普及給人們帶來便利的同時，也隱藏了很多安全隱患。

事實上，已有不少學者在智能電網的隱私保護進行了不少的研究。Lu等人在文獻“EPPA:An Efficient and Privacy-Preserving Aggregation Scheme for Secure SmartGrid Communications”中，針對了智能電網中電力數據的隱私安全問題，提出了一種用同態加密算法將電力數據聚合的方法。Guan等人在文獻“Privacy-Preserving andEfficient Aggregation Based on Blockchain for Power Grid Communications inSmart Communities”中，提出了一種使用假名來隱藏用戶身份，并將電力數據與用戶的不同假名相關聯，最后利用屬性特性聚合數據的方案，但該方案中用戶的電力數據是以明文的方式進行傳輸的，存在較大的安全隱患。

發明內容

基于現有技術存在的問題，本發明首先利用了Paillier同態加密算法對用電數據進行加密，再設計了智能電表的匿名認證性，智能電表中的防篡改設備可以使用匿名對加密的電力數據簽名，然后發送給居住區網關，網關驗證時間戳和簽名的合法性以后，對加密的電力數據聚合，再發送到操作中心。智能電表的匿名認證可以有效地保護了用戶的實際地理位置和其他的相關信息。而且在必要的情況下，操作中心可以通過計算追蹤到簽名者。該方案極大的提高了系統的安全性同時也保護了用戶的隱私安全。

本發明解決上述技術問題提供了一種智能電網中基于防篡改設備的匿名認證方法及系統；

在本發明的第一方面，所采用的技術方案包括：

一種智能電網中基于防篡改設備的匿名認證方法，所述方法包括以下步驟：

智能電網的操作中心根據安全參數產生系統公共參數，并分發至智能電表以及居住區網關中；

家庭局域網中的智能電表采集實時的電力數據，采用加法同態加密算法對電力數據加密并使用該智能電表的私鑰簽名，將簽名后的電力數據密文發送給居住區網關；

居住區網關接收到所述電力數據密文后，對所述電力數據密文進行認證，若認證成功，則對所述電力數據密文進行隱私保護聚合，將聚合后的電力數據密文簽名后發送至操作中心；

操作中心接收到所述聚合后的電力數據密文后，驗證其時間戳和簽名的有效性，若驗證有效則采用私鑰對所述聚合后的電力數據密文解密，獲取電力數據的明文消息。

在本發明的第二方面，所采用的技術方案包括：