[發明專利]一種基于雙線性映射可擴展分組多數據保護方法

有效

• 申請號: 202010918309.4
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112073406B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 陳渝文;于海陽;楊震
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

1.一種基于雙線性映射可擴展分組多數據保護方法，適用于由三類實體構成的系統結構，具體包括公共事業服務提供商聚合器A_j，和智能電表，智能電表匯報自己的實時數據給聚合器A_j，A_j得到所有數據的和，然后發送給公共事業服務提供商根據總的用電量來調整自己的供給量；其特征在于包括以下步驟：

(1)將智能電表分成不同的組，組內電表依次排序，且形成環形關系；

(2)聚合器A_j以組為單位，利用組內其他電表為各個電表生成加密自己數據的一個密鑰，其中第i個電表M_i的數據加密密鑰由其前后s個電表的公鑰共同構成，s稱為加密強度；同時聚合器A_j為公共事業服務提供商u生成一個解密密鑰；

(3)多數據聚合，用于公共事業服務提供商u接收并解密所有電表的用電量之和，包括：

(3.1)聚合每個電表的多組數據并加密，然后發送至聚合器A_j；

(3.2)聚合器A_j驗證所有電表加密數據的合法性，并將接收的所有電表的合法加密數據之和發送至公共事業服務提供商

(3.3)公共事業服務提供商再次驗證數據合法性，并利用解密密鑰結算所有電表的數據總和；

所述的步驟(3.1)，以一個分組內的一個電表為例具體包括以下內容：

M_i為第i個電表，通過以下方式匯報l組數據m_i1，m_i2，...m_il，

(1)M_i獲取當前時間戳T_i＝D_i||seq_i，D_i是當前日期，seq_i是一個序列號，從1開始，每次增加1，電表每天匯報一定量的數據m_il，第二天seq_i會被重置為1；

(2)M_i生成g_ki＝e(H(T_i)，R_si)

(3)M_i獲取自己的數據m_i1，m_i2，…m_il；根據定義，如果電表M_i要匯報第l組數據，那么他就要選擇第l個生成元g_l；

(4)M_i計算

(5)M_i得到l組數據的密文c_i＝g_ki·g_di；

(6)M_i計算簽名σ_i＝(d_i+h(c_i，id_i，T_i))^-1·P，其中，P為生成元；

(7)M_i發送{id_i，c_i，σ_i，T_i}給聚合器A_j；

所述的步驟(3.2)具體包括以下內容：

(3.2.1)當A_j從M_i收到{id_i，c_i，σ_i，T_i}之后，A_j檢查簽名σ_i的正確性，如果e(σ_i，R_i+h(c_i，id_i，T_i)·P)＝g₂成立，證明消息來自于一個合法的智能電表，信息被接收，否則，要求數據重發；其中e：G₁×G₁→G₂，e是一個雙線性映射，R_i為第i個電表M_i的公鑰，g₂為群G₂的生成元；

(3.2.2)當A_j從所有電表收到消息之后，A_j計算所有數據密文c_i的和c_j，其中為第i組電表中所有c_i的和，表示系統中電表總數；

(3.2.3)A_j生成簽名σ_j＝(d_j+h(c_j，id_j，T_i))^-1·P；其中，d_j表示聚合器A_j的私鑰，id_j表示聚合器A_j的編號；

(3.2.5)A_j發送{id_j，c_j，σ_j，T_i}給

所述的步驟(3.3)具體包括以下內容：

收到{id_j，c_j，σ_j，T_i}，檢查消息的簽名，即檢查等式e(σ_j，R_j+h(c_j，id_j，T_i)·P)＝g₂，如果等式成立，證明消息來自于一個合法的智能電表，計算此輪數據匯報的解密密鑰g_u＝e(H(T_i)，R_su)，解密c_j得到c_u＝g_u·c_j；如果等式不成立，要求數據重發；

||表示連接符，e是一個雙線性映射，H()是將輸入映射到群G₁中的一個元素，h()是將輸入映射成一個整數，并且對群G₁的階求余。