基于同态加密的智能电网安全数据融合技术

发布时间：2017-06-03 03:00

  本文关键词：基于同态加密的智能电网安全数据融合技术，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业控制系统在电网中的广泛应用,使得电网的控制与通信趋于智能化。智能电网通过使用数字化的通信和控制技术来监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。智能电网在为能源工业提供高效率的同时,由于需要传输用户的隐私数据,所以不可避免的引入了一些安全威胁和挑战,如消息注入攻击、消息篡改、拒绝服务攻击、用户隐私泄露、数据量太大等问题。如果不对这些隐私数据加以有效的处理和保护,攻击者就可以通过分析网络中传输的数据来获取用户的隐私信息,攻击电网设施和系统,甚至进行其他犯罪行为,如盗窃等,这些都严重威胁着用户和国家的生命财产安全。鉴于此,研究者们提出使用加密和认证等技术对智能电网中用户的隐私信息进行保护。然而,现有的智能电网隐私保护认证技术大多不够完善,如消息认证的计算和通信开销大、密钥更新技术复杂、攻击者可以很容易的发起攻击等,因此,尚不能提供足够的效率和安全特性。在本研究课题中,本文提出了一个安全有效的智能电网安全数据融合方案,并对此方案进行了编程模拟。本文提出的智能电网安全数据融合方案是一个有效的隐私保护需求响应方案,保证了用户隐私数据的机密性和完整性。方案中密钥更新技术可以确保用户的数据是前向安全的,并且签名融合技术可以减少计算代价。另外,方案中用户的智能电表不仅传输实际的用电数据,还传输接下来的需求数据,以方便控制中心进行更好的分析、比较并调整电力的生成以及用户的合理使用。在此基础上,本文对提出的方案进行了安全性分析、性能分析。结果表明,本文提出的方案与现有方案比较,具有更低的通信和计算开销、以及更高的消息验证率,同时提供更加全面的安全特性。
【关键词】：工业控制系统 智能电网 隐私保护 签名融合 密钥更新
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM76;TN918.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1. 研究背景11-13
• 1.2. 研究意义13-15
• 1.3. 研究现状15-21
• 1.3.1. 基于同态加密的智能电网融合方案15-18
• 1.3.2. 基于PKC的通信方案18-19
• 1.3.3. 基于同态加密的批量验证方案19-20
• 1.3.4. 基于同态加密的密钥更新方案20-21
• 1.3.5. 小结21
• 1.4. 研究内容21-22
• 1.5. 论文组织结构22-23
• 第2章 智能电网安全数据融合相关技术23-31
• 2.1. 同态加密技术23-24
• 2.2. 双线性映射24-26
• 2.3. BLS短签名方案26-27
• 2.4. 签名融合和批量验证27-28
• 2.5. 安全模型28-29
• 2.6. 本章小节29-31
• 第3章 基于同态加密的智能电网安全数据融合方案31-46
• 3.1. 方案概述31-34
• 3.2. 基于同态加密的智能电网安全数据融合方案34-41
• 3.2.1. 初始化34-35
• 3.2.2. 加密和签名35-36
• 3.2.3. 签名融合和验证36-38
• 3.2.4. 消息处理38-40
• 3.2.5. 密钥更新40-41
• 3.3. 安全性分析41-43
• 3.3.1. 机密性和隐私保护41-42
• 3.3.2. 源认证和数据完整性42
• 3.3.3. 前向安全和密钥更新42-43
• 3.4. 性能分析43-45
• 3.4.1. 计算负荷43-44
• 3.4.2. 通信负荷44-45
• 3.5. 本章小结45-46
• 第4章 智能电网安全数据融合方案设计与实现46-58
• 4.1. 融合方案设计目标46
• 4.2. 实验平台介绍46-51
• 4.2.1. Simple WSN传感器节点46-48
• 4.2.2. TinyOS操作系统48-49
• 4.2.3. 集成开发环境49-50
• 4.2.4. 开发编译环境50-51
• 4.3. 概要设计51
• 4.4. 详细设计51-54
• 4.4.1. 控制中心模块51-52
• 4.4.2. 网关节点模块52-53
• 4.4.3. 用户节点模块53-54
• 4.5. 实验及结果分析54-57
• 4.5.1. 实验步骤54-55
• 4.5.2. 实验结果分析55-57
• 4.6. 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单63-64
• 致谢64

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张华东;;松南气田工程SCADA系统设计及应用[J];仪器仪表用户;2014年01期

2 蒋华元;;烟草卷接包生产设备主要辅材消耗数据采集的探索[J];硅谷;2014年03期

3 左彦升;;SCADA系统在石油天然气长输管道中的应用[J];化工管理;2014年26期

4 夏秀占;;简述秦京输油管道SCADA系统维检修常用方法[J];仪器仪表用户;2014年05期

5 徐德勤;;基于IFIX的智能低压配电监控系统SCADA软件设计[J];电气技术;2014年11期

6 霍昌;;语音系统在综合录井监测中的应用[J];录井工程;2014年01期

7 黄海;于若愚;魏家文;徐开放;陶云生;;无线视频监控系统设计[J];哈尔滨理工大学学报;2014年02期

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10 黄慧萍;肖世德;孟祥印;;基于攻击树的工业控制系统信息安全风险评估[J];计算机应用研究;2015年10期

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1 汪洋;具有电能质量监测的智能电表设计[D];河北大学;2013年

2 康伦;基于ZigBee的智能电表系统设计[D];杭州电子科技大学;2014年

3 李勇;智能配电通信网中信道编码技术研究[D];云南大学;2014年

4 李旭;智能电网中邻居区域网络的QoS路由研究[D];中南大学;2014年

5 赵t

本文编号：417078