智能电网中基于属性的访问控制方案的研究

发布时间：2017-08-08 05:04

  本文关键词：智能电网中基于属性的访问控制方案的研究

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【摘要】：智能电网是下一代电力网络,为了减少环境污染,提高能源利用效率,增加电力系统的稳定性、可靠性和与用户的可实时交互性,需要将通信网络整合到智能电网中。智能电网中通信网络的全面覆盖,给其带来巨大的便利的同时,也带来了一些诸如隐私保护、访问控制等的信息安全问题。基于属性的加密机制由于自身特点,可以实现细粒度的访问控制。随着属性加密技术的发展,为了满足不同需求,出现了分层结构的属性加密方案、密文长度固定的属性加密方案、密钥长度固定的属性加密方案、可以快速解密的属性加密方案等许多分支。用属性加密技术解决智能电网中的信息安全问题是本文的主要研究内容。针对智能电网中两种应用场景下不同的安全需求,本文提出了两种不同的属性加密方案。针对智能电网中传输的用电行为等敏感信息,构造了一种可撤销的分层的基于属性集的加密方案,该方案可实现对不同用户可见程度的访问控制需求。针对智能电网的结构特征,论文使用分层结构提高系统效率和整体安全性,使用属性集可防止用户的共谋攻击,提供高效撤销可满足属性变动的需求。根据智能电网安全需求,将这三种技术整合到属性加密方案中,实现细粒度的访问控制。通过性能分析,该方案适用于对实时性要求不太严格,可能有属性变动的场景。而且,在限制属性个数较大的情况下,计算效率和通信效率都较已有方案有较大提升。通过安全性分析,该方案满足选择明文攻击。针对智能电网中用户向电网售电时的接入控制需求,论文构造了一种基于多线性映射的属性加密方案。由于多线性映射的优良性质,基于多线性映射的属性加密方案比基于双线性映射的属性加密方案的计算量降低了很多。除了加解密计算量的减少,本文构造的方案最大的优点是密文和密钥长度均为较小的常数,大大减少了通信开销,尤其适用于计算能力和通信能力都较弱的智能卡等设备。使用基于属性的加密方案可以克服基于身份的加密方案中对于特定用户身份的限制,防止恶意用户对特定用户的用电行为等信息进行分析,进而危害该用户的安全。对属性集合的灵活限制,可以方便动态调整网络状况,避免大量不合适的用户接入电网,导致的网络抖动。也可以防止恶意用户通过大量向电网提交售电信息,对电网进行拒绝服务攻击,危害电网的正常运作。通过安全性分析,该方案满足选择密文攻击。
【关键词】：智能电网 属性加密 访问控制 接入控制
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918.4;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 研究内容和意义17
• 1.3 智能电网中访问控制和接入控制方案的研究现状17-19
• 1.4 章节安排19-21
• 第二章 基础知识21-33
• 2.1 智能电网的特征及安全需求21-24
• 2.1.1 智能电网的结构及特征21-23
• 2.1.2 智能电网包含的通信网络结构23
• 2.1.3 智能电网中的通信网络应满足的要求23-24
• 2.2 公钥密码学24-27
• 2.2.1 基于证书的密码系统25-26
• 2.2.2 基于身份的密码系统26
• 2.2.3 基于属性的密码系统26-27
• 2.3 双线性映射及多线性映射27-29
• 2.3.1 椭圆曲线28
• 2.3.2 双线性映射28
• 2.3.3 多线性映射28-29
• 2.4 访问控制结构29-31
• 2.4.1 门结构29
• 2.4.2 树结构29-30
• 2.4.3 线性秘密共享（LSSS）30-31
• 2.5 困难问题假设31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 智能电网中基于属性集的可撤销的分层加密方案33-43
• 3.1 智能电网中的访问控制需求33
• 3.2 系统模型33-35
• 3.2.1 属性结构33-34
• 3.2.2 系统结构34-35
• 3.3 方案设计35-38
• 3.3.1 电网初始化35-36
• 3.3.2 DCA入网36
• 3.3.3 用户入网36-37
• 3.3.4 广播消息37
• 3.3.5 公开参数更新及密钥重置37-38
• 3.3.6 重加密38
• 3.3.7 用户接收消息38
• 3.4 协议安全性与性能分析38-42
• 3.4.1 安全性分析38-40
• 3.4.2 性能分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 智能电网中基于多线性映射的属性加密方案43-53
• 4.1 系统模型43-44
• 4.2 安全模型44-45
• 4.3 智能电网中应用多线性映射的属性加密方案45-48
• 4.3.1 系统初始化46-47
• 4.3.2 用户入网47
• 4.3.3 电力提供商广播消息47
• 4.3.4 用户解密消息47-48
• 4.3.5 用户向电力提供商发送售电请求48
• 4.4 安全性和性能分析48-51
• 4.4.1 安全性分析48-49
• 4.4.2 性能分析49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 总结53-54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-63
• 作者简介63-64

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