[发明专利]一种智能电网环境下实现有限制的匿名性方法

说明书

本发明是一种智能电网环境下实现有限制的匿名性方法，其中智能电网环境包括控制中心节点、智能变电站节点和普通用户节点，该方法能够实现对于匿名用户的保护和对于恶意用户匿名性的撤销，将群盲签名和同态标签技术应用于智能电网环境中，通过在特定的区域设置地域性的变电站能够收集和对数据进行盲签名，控制中心的节点在收到加密的数据之后判断数据是否来自合法的用户，对其进行解密之后来判断数据的完整性，通过同态标签的设计来减少对于控制中心的计算消耗。最后，提出使用加密货币的方法来奖励某些用户使用的电量低于电力公司设定的标准，通过这样的方法来促使用户能够节约用电，绿色生活。

技术领域

本发明是数据安全保护技术领域，具体的说是一种智能电网环境下实现有限制的匿名性方法。

背景技术

智能电网，是一种信息化时代能够实现一个全自动的电力传输网络，并且能够结合现代的传感技术、测量技术、信息技术等监督和控制各级节点，实现能量和信息的双向交互。因此，智能电网需要各种收集、检测、传输的智能设备，包括智能电表，智能配电网，智能变电站，智能调度中心等，但是在不断的收集和发送信息中，用户敏感信息极易被攻击者获取甚至修改，从而攻击者能够分析用户的生活习惯。所以，能够提供对于用户的隐私保护的功能成为制约智能电网发展的关键因素之一。

现今主要存在的对于智能电网的用户隐私的保护根据其不同的方法可以分为两类：隐私数据聚合和匿名认证。为了能够实现外部攻击者不能够分析特定用户的电量使用数据，数据聚合方法被运用于隐私数据保护中，它利用数学范式或者是数学结构来对用户的电力数据进行快速的聚合。通过数据的聚合使攻击者不能够分解出单独的用户的电力使用数据，从而有效的保护用户的隐私。其中一部分方案仅仅只是针对一维的数据的聚合，但是此类方案在现实的应用不广泛因为在实际的使用中我们的数据大多是多维的立体的。自此，大量改进的多维数据聚合方案被提出，其中包括针对一个数据立方(cube-data)的数据聚合方案和利用同态的操作(Homomorphic Operators)来掩盖原始的数据。其核心思想是在把接收到的数据分为三个维度(Dimensional)，在三个维度上建立一个数据立方体。通过使用paillier加密体制(Paillier Cryptosystem)来对消费的数据进行聚合，但是此类方案中智能的控制中心接受的是电力消费数据的聚合并且无法还原出单个用户的消费数据，是牺牲对于用户数据的细粒度的分析来保证用户电力数据的隐私安全。

很显然，该数据聚合方案在底层的理论上是无法获得对于用户的电力数据进行分析的能力，所以从另一条方向的研究也在同时进行，那便是能够对于用户传输数据时进行匿名的认证，接受方能够接收到匿名合法用户的加密数据。在T.jeske等人提出的协议中，利用群签名(Group Signature)中的双重离散对数知识签名(Double Discrete LogarithmKnowledge Signature)和离散对数e根的知识签名(Discrete Logarithm e RootKnowledge Signature)来实现对于用户的匿名认证，但是改方案需要大量的计算开销，使得该协议缺乏效率。同时，该协议中匿名用户时全匿名的，在安全性假设中是认为用户是和安全可信的，仅仅只是能够抵抗外部攻击者伪造合法用户的攻击，因为不能够对恶意的用户进行删除或者撤销所以在现实情况下改协议不适用。

从以上分析可以看出，在现存的智能电网隐私保护的协议中存在许多不同的问题，比如能否支持数据的细粒度分析，能够支持用户的动态撤销，能否保证数据的完整性，是否具有良好的用户拓展性等，这些问题必须全方面的考虑，不能仅仅保证一个方面的最优的特性。因此，设计出的协议需要保证各个能力能够相互配合，以达到最优的效果。近年来，随着智能电网设备的普及，对于用户隐私的保护已经成为一个热门的方向，但是，已有的成果的性能不能完全保证现实使用的要求，并且如何在保护用户隐私的情况下能够分析出用户用电的情况成为一个亟待解决的问题。

发明内容