[發明專利]基于改進的同態加密算法的智能電網第三方隱私保護方法

在審

• 申請號: 202110328106.4
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113078993A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 楊清宇;馬昕妍;李東鶴
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/30;H04L9/32;H04L12/66;H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開的一種基于改進的同態加密算法的智能電網第三方隱私保護方法，通過對Paillier同態加密算法進行修改，采用修改后的同態加密的公鑰對電力數據進行加密，保證用戶數據的隱私性，用于將加密后的數據以及簽名密文發送給網關，網關對簽名進行融合后驗證其數據的完整性，然后網關對接收的所有加密電力數據進行融合，并將融合消息、融合簽名和全部加密的電力數據發送給控制中心，控制中心再次驗證數據的完整性，最后控制中心通過修改后的同態加密的私鑰對加密數據進行解密，即可得到用戶電力數據的明文，該方法通對已有Paillier同態加密算法的改進，應用于智能電網第三方的隱私保護，有效保護用戶用電數據的機密性。

技術領域

本發明涉及信息加密領域，具體為基于改進的同態加密算法的智能電網第三方隱私保護方法。

背景技術

隨著智能電網的發展，將用戶的用電數據存儲到云服務器從而來緩解電力公司的存儲壓力成為了必然之選。為了防止不可信的云服務器對用戶用電數據的竊取，我們往往將數據以加密的形式進行存儲。第三方數據使用者(如：市場分析師)需要對加密的用戶用電數據進行查詢審計，從而完成相應的工作任務，由此引起的隱私保護問題得到了研究界的極大關注。目前廣泛使用于智能電網加密數據查詢的方案，有的只能用于智能電網加密數據的等價檢查。而在智能電網中，用戶的用電數據往往是具有數值屬性的，范圍查詢才更加適合于智能電網的實際應用。目前較為普遍的加密數據范圍查詢方案大致可分為四類：1)保序加密查詢(OPE)方案；2)基于謂詞的加密查詢方案；3)不對稱標量積保存加密查詢(ASPE)方案。

OPE方案的加密方式是確定不變的，它暴露了不同值出現的頻率，如果對其進行統計學上的分析，數據的安全性就會受到嚴重的威脅。Liu等提出了在V2G(Vehicle-to-Grid)系統中采用公平盲簽名技術的方法，提出了一種可進行批驗證的盲簽名的聚合方案，該方案不僅具有匿名性而且支持加法和非加法的安全的數據聚合，但是該方案考慮了只有控制中心與用戶存在的電力模型，這在實際電網中并不適用。

在基于謂詞的加密查詢方案中，如果數據的屬性滿足某個謂詞，則會根據謂詞生成與之對應的密鑰用于解密與屬性相關聯的密文。為了提高查詢的效率，有學者提出了基于樹的索引結構來支持多維的范圍查詢。但在基于謂詞加密的查詢方案中，需要花費很大的精力來進行求冪和配對。

Wang在ASPE方案中引入了R-tree，該方法首先為給定的幾組數據點構建一個常規R-tree，然后應用ASPE加密R-tree中的構小邊界框(MBR)范圍，創建一個稱為“樹”的分層加密索引。這種基于樹的ASPE方案減少了排序信息的泄漏，但卻會引起誤報(FalsePositives)。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于改進的同態加密算法的智能電網第三方隱私保護方法，該方法能夠有效保護用戶的數據隱私安全，確保用戶的交互用電信息不被泄露。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于改進的同態加密算法的智能電網第三方隱私保護方法，包括以下步驟：

步驟1、電網控制中心根據雙線性映射生成同態加密的公鑰(n,g)以及私鑰(λ,μ)，網關根據網關的公鑰和私鑰在電網控制中心進行注冊，用戶根據用戶注冊的公鑰和私鑰在網關進行注冊；

步驟2、將μ值公開化，同態加密的公鑰修改為(n,g,μ)，同態加密的私鑰修改為λ；

步驟3、用戶根據修改后同態加密的公鑰對各自的電力數據進行加密，然后用戶采用用戶注冊的公鑰對加密后的密文進行哈希得到哈希值，再采用用戶注冊的私鑰對哈希值進行簽名得到簽名密文，最后將加密的電力數據和簽名密文發送給網關；

步驟4、網關對接收的各個用戶的簽名密文進行融合得到初次融合簽名，并驗證初次融合簽名的完整性，驗證通過后執行步驟5；