[發明專利]一種面向智能電表的數據安全保護方法

在審

• 申請號: 202010714108.2
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111865989A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 胡洪波;趙鑫;吳亞聯
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/32;G06F21/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向智能電表的數據安全保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

在位于用戶用電終端的計量設備智能電表收集用戶的用電數據；

終端的高級計量設備先分組，用來實現匿名，收集到的計量用電數據將以切片形式對數據進行混合操作，完成計量數據的一個混合過程；

在收集到的用戶用電數據進行混合操作過程后，智能電表對數據進行加密操作，并生成簽名，再對生成的簽名進行聚合加密操作，并發送給上一級數據接收節點；

上一級數據接收節點接收來自下一級的數據后，將數據不斷聚集，最后收集到的用戶用電數據將發送到主站中；

主站在收到聚集后的用戶用電數據后，使用公鑰對數據進行解密，并對數據的正確性進一步進行驗證；

其中，終端的高級計量設備先分組，用來實現匿名，收集到的計量用電數據將以切片形式對數據進行混合操作，完成計量數據的一個混合過程：

在組內分有 個節點數，對數據進行融合的節點將會收到其中節點的計量值 ；

其中的 節點被分成有個含有數據的片段，其中的數據記為，將每個片段記為；

其中每個節點擁有 個片段中的一個片段，組內還有剩余的個節點，剩余的個片段將被隨機的分發匹配，將片段進行融合后，融合之后的值記為；

智能電表將經過混合操作過程的用電數據通過公鑰加密算法對簽名進行聚合，包括以下步驟：

首先構建一個樹形結構，樹形結構包括父節點和葉子節點，并且父節點的子節點的數量少于分組內的最大節點數；

在采集時刻，葉子節點完成計量數據的混合過程后，記為，并生成一個哈希值；

葉子節點智能電表調用自己的公鑰對加密；

生成了哈希值后，再使用私密密鑰進行簽名，將簽名聚合至上一個節點；

上一級融合的節點把收到的簽名進行聚合之后，沿著樹形結構向上一級發送，最后將聚合后的簽名發送給主站；

其中，主站利用公有密鑰進行解密，對數據的正確性進一步進行驗證包括以下步驟：

主站利用智能電表編號與接收到的時間計算哈希值，并與發送的數據包中哈希值進行比較，驗證是否相等；

主站調用智能電表的公鑰，計算簽名，驗證與聚合簽名是否相等；

如果驗證的簽名相等，那么聚合的簽名將正確并可以驗證通過，否則簽名無效；

簽名驗證通過后，密文將會成功恢復成明文數據，用戶的用電數據將成功被主站接收。