[发明专利]一种智能电网中提供隐私保护的数据聚合方法

摘要

本发明提出了一种智能电网中提供隐私保护的数据聚合方法，用于解决现有技术中存在的聚合效率低的技术问题。实现步骤为：数据聚合系统初始化；智能电表获取用电数据的概率加密结果，并对密文进行签名；聚合器对智能电表发来的签名消息的合法性进行验证；聚合器对智能电表发来密文进行聚合，得到相应的聚合密文，并对聚合密文进行签名；操作中心对聚合器发来的签名消息的合法性进行验证；操作中心对聚合器发来的聚合密文进行解密，最终得到相应的聚合用电数据。本发明的优点在于：聚合器和操作中心验证签名消息的效率高，智能电表加密用电数据的效率高。

主权项

1.一种智能电网中提供隐私保护的数据聚合方法，其特征在于包括如下步骤：(1)数据聚合系统初始化：(1.1)操作中心OC在椭圆曲线E(F_q)上选择一个阶为素数p的基点G，构造关于p的整数域并构造值域为的抗碰撞哈希函数H:设定智能电表测量用电数据的时间周期t，t≥15分钟；其中，E(Fq)为定义在阶为大素数q的有限域Fq上的椭圆曲线；(1.2)操作中心OC将中的任意一个整数作为自己的私钥x_OC，并计算x_OC对应的公钥P_OC，P_OC＝x_OCG；(1.3)聚合器AG_i在中各自随机选择一个整数作为自己的私钥并计算对应的公钥其中，i＝1,…,n；(1.4)聚合器AG_i所对应的n_i个智能电表SM_ij在中各自随机选择一个整数作为自己的私钥并计算对应的公钥其中，j＝1,…,n_i；(1.5)可信第三方TTP为每个智能电表SM_ij随机选取盲因子并根据计算聚合器AG_i的盲因子(2)智能电表SMij获取用电数据的概率加密结果：(2.1)智能电表SM_ij在每个时间周期t内随机选取概率加密参数并计算k_ij在对应的周期内的中间参数e_ij，其中，T为当前时间戳；(2.2)智能电表SMij通过操作中心OC的公钥POC，对kij在对应的周期内的用电数据mij进行概率加密，得到密文Cij，Cij＝(kijG,mijG+eijPOC)＝(Rij,Sij)；(3)智能电表SMij对密文Cij进行签名：智能电表SM_ij采用自己的私钥对密文C_ij进行签名，得到C_ij的签名消息σ_ij，并将σ_ij、C_ij、当前时间戳T和自己的身份标识发送至其对应的聚合器AG_i；(4)聚合器AGi对智能电表SMij发来的签名消息σij的合法性进行验证：聚合器AG_i判断式是否成立，若是，则σ_ij是合法的，并执行步骤(5)；否则，将不满足条件的签名消息反馈给其对应的智能电表，并执行步骤(3)；(5)聚合器AGi对密文Cij进行聚合：聚合器AG_i采用自己的盲因子对智能电表SM_ij发来的密文C_ij进行聚合，得到聚合密文C_i，(6)聚合器AGi对聚合密文Ci进行签名：(6.1)聚合器AG_i随机选取签名参数并计算签名验证参数(6.2)聚合器AG_i采用自己的私钥对聚合密文C_i进行签名，得到C_i的签名消息σ_i，并将σ_i、C_i、当前时间戳T、签名验证参数和自己的身份标识发送给操作中心OC；(7)操作中心OC对签名消息σi的合法性进行验证：操作中心OC判断是否成立，若是，则σ_i是合法的，并执行步骤(8)；否则，将不满足条件的签名消息反馈给其对应的聚合器，并执行步骤(6)；(8)操作中心OC对聚合密文Ci进行解密：操作中心OC采用自己的私钥xOC对聚合器AGi发来的聚合密文Ci进行解密，得到Ci对应的聚合用电数据mi。