面向智能电表隐私保护的方案设计

发布时间：2017-09-19 19:40

  本文关键词：面向智能电表隐私保护的方案设计

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【摘要】：智能电网作为新一代的电力网络,能够利用用户实时用电信息对电网运行状态进行有效监控和预测。但是这些实时用户用电信息对用户的隐私造成了一定的威胁。如何保护智能电网中用户的隐私性已成为近年来的研究热点。现有方案对智能电表用户的隐私保护问题主要集中在计量数据信号的处理上。其中数据传输的加密算法——同态加密算法更广泛应用在智能电网隐私保护的文献中,算法的运行效率直接影响了方案的性能。本文针对以上问题开展了面向智能电表的隐私保护方案设计。首先提出了一种智能电表的安全终端模块设计,实现了有效抵制外部攻击、密码运算、确保数据及密钥不被泄露等功能：接着在不降低算法安全性的前提下,利用一种更高效率的改进Paillier算法,再利用数据融合算法SMART、聚合签名技术OTIBAS,提出一个基于改进Paillier算法的智能电表计量数据隐私保护方案,解决了智能电表向主站发送海量计量数据的隐私保护问题；最后仿真实现了改进算法和原算法的运行效率的对比,通过分析比较本文方案和其他两种方案的性能,可知本文方案在通信开销和计算开销上优于另外两种方案。
【关键词】：智能电表 终端模块 改进Paillier算法 隐私保护
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM933.4;TP309
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 智能电表隐私保护方案发展及现状10-11
• 1.3 用电采集终端安全产品的发展现状11-12
• 1.4 主要工作和内容安排12-14
• 第2章 智能电表隐私保护方案研究的理论基础14-25
• 2.1 密码学相关理论与概念14-17
• 2.1.1 密码算法体制14
• 2.1.2 数论的难解问题14-16
• 2.1.3 同态加密特性16-17
• 2.2 基于隐私保护的数据融合技术17-22
• 2.2.1 基于簇结构的隐私保护算法CPDA17-19
• 2.2.2 基于数据切片的融合算法SMART19-21
• 2.2.3 算法性能分析21-22
• 2.3 聚合签名算法OTIBAS22-23
• 2.3.1 OTIBAS模型22
• 2.3.2 聚合签名算法OTIBAS22-23
• 2.4 智能电表信息安全密钥管理技术23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 智能电表安全终端模块设计25-33
• 3.1 前言25
• 3.2 智能电表安全终端模块总体设计25-26
• 3.3 智能电表安全终端模块硬件结构设计26-28
• 3.3.1 控制处理器单元27
• 3.3.2 存储器单元27
• 3.3.3 通信单元27
• 3.3.4 安全单元27-28
• 3.4 智能电表安全终端模块软件结构设计28-31
• 3.4.1 认证模块28-29
• 3.4.2 认证过程29-30
• 3.4.3 传输模块30
• 3.4.4 密钥更新30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第4章 基于改进Paillier算法的智能电表隐私保护方案设计33-50
• 4.1 前言33
• 4.2 方案总体设计33-34
• 4.3 改进的Paillier算法设计34-39
• 4.3.1 Paillier密码算法概述34-36
• 4.3.2 改进的Paillier算法设计36-38
• 4.3.3 改进的Paillier算法安全性分析38-39
• 4.3.4 改进的Paillier算法同态性分析39
• 4.4 基于改进Paillier算法的智能电表计量数据隐私保护方案设计39-45
• 4.4.1 方案初始化39-41
• 4.4.2 计量数据匿名化41-42
• 4.4.3 计量数据加密与聚合42-45
• 4.4.4 计量数据解密与验证45
• 4.5 算法仿真与方案分析45-49
• 4.5.1 算法仿真与分析45-48
• 4.5.2 方案安全性与性能分析48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 总结与展望50-51
• 5.1 论文工作总结50
• 5.2 后续研究展望50-51
• 参考文献51-55
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果55-56
• 致谢56

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本文编号：883561