[發(fā)明專利]一種面向智能電表的數(shù)據(jù)安全保護(hù)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010714108.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN111865989A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡洪波;趙鑫;吳亞聯(lián)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06;H04L9/32;G06F21/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種面向智能電表的數(shù)據(jù)安全保護(hù)方法。該方法包括以下步驟：智能電表完成注冊(cè)及密鑰分配；智能電表周期性采集用戶用電數(shù)據(jù)；基于數(shù)據(jù)融合算法實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)在匿名組內(nèi)的數(shù)據(jù)融合；再通過聚合簽名算法進(jìn)行簽名；將計(jì)量數(shù)據(jù)沿樹形結(jié)構(gòu)發(fā)送至主站；主站利用密鑰管理中心進(jìn)行解密并驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。該方法能夠使主站高效安全的采集某個(gè)區(qū)域內(nèi)智能電表的計(jì)量數(shù)據(jù)，使得用電數(shù)據(jù)能夠安全傳輸至總站，有效防止數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)·信息安全領(lǐng)域，具體涉及一種面向智能電表的數(shù)據(jù)安全保護(hù)方法。

背景技術(shù)

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能電網(wǎng)中用戶用電信息以及用戶的隱私情況得到越來越廣泛的關(guān)注，智能電網(wǎng)云計(jì)算的發(fā)展，也使得智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息的安全得到很好的保障，位于用戶側(cè)的高級(jí)計(jì)量設(shè)備智能電表采集包含有大量的用戶隱私數(shù)據(jù)的信息，如何保障這些數(shù)據(jù)信息的安全變得尤為重要，智能電表采集到用戶的用電數(shù)據(jù)后，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作，再對(duì)加密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸操作，一直傳輸?shù)街髡荆ＷC數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種面向智能電表的數(shù)據(jù)安全保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟：

在位于用戶用電終端的計(jì)量設(shè)備智能電表收集用戶的用電數(shù)據(jù)；

終端的高級(jí)計(jì)量設(shè)備先分組，用來實(shí)現(xiàn)匿名，收集到的計(jì)量用電數(shù)據(jù)將以切片形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行混合操作，完成計(jì)量數(shù)據(jù)的一個(gè)混合過程；

在收集到的用戶用電數(shù)據(jù)進(jìn)行混合操作過程后，智能電表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作，并生成簽名，再對(duì)生成的簽名進(jìn)行聚合加密操作，并發(fā)送給上一級(jí)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)；

上一級(jí)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)接收來自下一級(jí)的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)不斷聚集，最后收集到的用戶用電數(shù)據(jù)將發(fā)送到主站中；

主站在收到聚集后的用戶用電數(shù)據(jù)后，使用公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，并對(duì)數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證；

其中，終端的高級(jí)計(jì)量設(shè)備先分組，用來實(shí)現(xiàn)匿名，收集到的計(jì)量用電數(shù)據(jù)將以切片形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行混合操作，完成計(jì)量數(shù)據(jù)的一個(gè)混合過程：

在組內(nèi)分有 個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合的節(jié)點(diǎn)將會(huì)收到其中節(jié)點(diǎn)的計(jì)量值 ；

其中的 節(jié)點(diǎn)被分成有個(gè)含有數(shù)據(jù)的片段，其中的數(shù)據(jù)記為，將每個(gè)片段記為；

其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有 個(gè)片段中的一個(gè)片段，組內(nèi)還有剩余的個(gè)節(jié)點(diǎn)，剩余的個(gè)片段將被隨機(jī)的分發(fā)匹配，將片段進(jìn)行融合后，融合之后的值記為；

智能電表將經(jīng)過混合操作過程的用電數(shù)據(jù)通過公鑰加密算法對(duì)簽名進(jìn)行聚合，包括以下步驟：

首先構(gòu)建一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)，樹形結(jié)構(gòu)包括父節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)，并且父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的數(shù)量少于分組內(nèi)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)；

在采集時(shí)刻，葉子節(jié)點(diǎn)完成計(jì)量數(shù)據(jù)的混合過程后，記為，并生成一個(gè)哈希值；

葉子節(jié)點(diǎn)智能電表調(diào)用自己的公鑰對(duì)加密；

生成了哈希值后，再使用私密密鑰進(jìn)行簽名，將簽名聚合至上一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

上一級(jí)融合的節(jié)點(diǎn)把收到的簽名進(jìn)行聚合之后，沿著樹形結(jié)構(gòu)向上一級(jí)發(fā)送，最后將聚合后的簽名發(fā)送給主站；

其中，主站利用公有密鑰進(jìn)行解密，對(duì)數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證包括以下步驟：

主站利用智能電表編號(hào)與接收到的時(shí)間計(jì)算哈希值，并與發(fā)送的數(shù)據(jù)包中哈希值進(jìn)行比較，驗(yàn)證是否相等；

主站調(diào)用智能電表的公鑰，計(jì)算簽名，驗(yàn)證與聚合簽名是否相等；

如果驗(yàn)證的簽名相等，那么聚合的簽名將正確并可以驗(yàn)證通過，否則簽名無效；