基于数据聚合的智能电网隐私保护问题研究

发布时间：2020-05-04 18:09

【摘要】：智能电网作为新一代的电力系统,具有双向通信性、高可靠性、实时需求响应等特点。智能电网相对于普通电网来说采集数据间隔更短,可以获得用户的实时用电信息,用以实现电能预测、调度或向用户推送个性化服务等功能。然而,用电量会间接反映用户的行为,若被不法分子利用,会给用户带来损失,产生极大的危害。另外也可能被注入虚假信息,给智能电网带来威胁,因此,需要设计出一种隐私保护方案,既可以收集用户用电数据进行数据分析,又能避免用户用电信息的泄露。本文针对频繁地数据采集会增大用户用电信息泄露的可能性这一问题,提出了如下方案:给出了一种基于B-G-N的数据聚合隐私保护方案实现智能电表隐私保护,该方案采用B-G-N加密技术加密用户用电数据,防止不法分子窃取用户用电信息,导致用户隐私泄露;引入虚拟聚合区域验证电表身份,防止不法分子利用电表向电网发送虚假用电信息,影响电网供给。同时,设计了后期检查,检测区域内电表是否进行了验证。该方案处理的用电数据是一维的,控制中心获得的是用户用电总量,无法获得每个用户的耗电量,进而保护用户用电隐私。经安全性分析及实验证明,该方案满足安全性需求且具有更高的计算性能。针对现有大多数数据聚合隐私保护方案只能处理一维数据,而用户用电数据往往是多维的,控制中心为了详细分析用户用电情况,需要了解每一维用电的情况,给出了一种基于多维数据的数据聚合隐私保护方案。该方案采用Paillier加密系统加密用户用电数据,聚合器利用批验证机制验证用户身份,安全性分析证明该方案可以抵抗攻击模型中的两种攻击。在功能方面,该方案中控制中心不但可以获得用户耗电总量还可以获得所有用户每一维数据用电总量,进而进行细粒度分析。针对大多数多维数据聚合隐私保护方案不能进行更加细粒度分析的问题,给出了一种基于多维多子集的数据聚合隐私保护方案,该方案在多维数据聚合隐私保护方案的基础上,将用户依据耗电量分为多个子集,控制中心不但可以获得用户用电总量、每一维用电数据总量还可以获得每个子集的用户数,进而进行更细粒度分析。
【图文】：

计算时间,数字签名

证性：根据定理 2，敌手无法伪造合法密文，因为本地聚合器证用户身份。同时，在n个智能电表构成的虚拟聚合区域内身份。整性：假定 , i id e 是对消息 ,t ic 的数字签名，定理 2 证明攻击者的任何修改都可以通过验证数字签名的合法性查出。因此 B性。析有足够的存储资源空间及超强的计算能力，本方案只考虑在销。使用 MIRACL库[43]在个人计算机（带有 Intel Core2 Du器，2G 字节内存，Windows7操作系统的 Dell Optipiex 380M的运行时间（以 ms 为单位）。其中，，B-G-N 公钥加密时间为4.056，指数运算和乘法运算时间分别为 8.016 和 0.032，G 中为 0.0204 和 3.7503。根据表 1作四种方案计算时间比较图如

比较图,用户端,比较图,方案

图 4-2 用户端耗时比较图图 4-3 控制中心端耗时比较图知，本方案与文献[18]所提方案的计算复杂度相近，两者都可以电总量，但本方案计算复杂度更低。据聚合方案只能处理一维数据，如果要处理维数据，在用户端需l
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM76;TP309

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