隐私保护的智能电网多维数据聚合方案研究与实现

发布时间：2017-08-06 18:00

  本文关键词：隐私保护的智能电网多维数据聚合方案研究与实现

  更多相关文章： 智能电网 隐私保护 群签名 Paillier加密 阶梯电量

【摘要】：信息科技时代的到来,促进了社会经济的发展,使人们的生活水平得到了极大的提升,同时每户用电量逐年递增。传统电力系统已不能满足人们日益渐增的用电需求,智能电网应运而生。智能电网作为传统电力系统和现代信息技术,通信技术,计算机技术高度集成的新型电网,不仅满足不同用户的用电需求,而且使得电力供应商的操作和管理更加便捷。但是处于初步发展阶段的智能电网,在数据安全和隐私保护方面仍然面临着很多的挑战。现有的隐私保护的数据聚合方案,虽然在一定程度上解决了隐私保护问题,但存在数据转发安全性差、为运营商提供的信息有限等缺点。本文根据智能电网面临的隐私安全问题,利用群签名和Paillier加密的同态技术,在保护用户身份隐私及数据隐私的同时,有效完成多维数据聚合,为服务运营商提供了更多有效的用户信息,主要工作内容如下:第一,利用群签名,Paillier同态加密技术,在保护用户身份隐私及数据隐私的前提下,操作中心可以获得更多有效的用户信息。操作中心通过分析聚合数据,可以得到精确的用户信息,包括用户耗电总量、阶梯用电量和阶梯用户数。通过这些有效信息,操作中心制定出合理的阶梯电价,有效调节电力资源,使区域用电量达到负载平衡,为节能减排作出一定的贡献。第二,实现了用户身份隐私以及数据隐私的保护。合法区域用户的实时耗电量信息在智能电表端经过加密及签名后,发送给区域管理中心,区域管理中心利用群签名确认用户的合法身份后,并不对用户数据进行解密处理,而是直接将用户数据聚合结果发送给操作中心。在整个数据传送过程中,用户的身份信息和数据不会泄露,实现了区域用户身份和数据隐私保护。第三,实现了用户身份的认证性和可追踪性。在用户身份认证过程中使用一个特定的群签名算法,使得区域管理中心只能确认用户是区域中合法成员,不能得到具体的身份信息。如果区域管理中心对用户的认证失败,会请求可信中心完成用户的身份认证。随后,可信中心公布攻击者的身份信息,实现了恶意用户的身份追踪。
【关键词】：智能电网 隐私保护 群签名 Paillier加密 阶梯电量
【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】：TP309;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 智能电网隐私保护17-19
• 1.2.1 智能电网面临的完全威胁17-18
• 1.2.2 智能电网中的用户安全分析18-19
• 1.3 相关研究进展19-20
• 1.4 本文研究内容20-21
• 1.5 本文章节安排21-23
• 第二章 基础知识23-31
• 2.1 相关数学知识23-25
• 2.1.1 群论23
• 2.1.2 有限域23-24
• 2.1.3 大数分解问题24
• 2.1.4 离散对数问题24-25
• 2.1.5 CDH问题25
• 2.2 同态加密25-26
• 2.2.1 同态加密基础知识25
• 2.2.2 Paillier密码体制25-26
• 2.3 Hash函数26-27
• 2.4 群签名27-28
• 2.5 ElGamal数字签名方案28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 隐私保护的智能电网多维数据聚合方案31-45
• 3.1 方案概述31-35
• 3.1.1 系统模型31-33
• 3.1.2 安全需求33-34
• 3.1.3 设计目标34-35
• 3.2 多维聚合方案的具体实现35-41
• 3.2.1 系统初始化35-37
• 3.2.2 用户数据采集37-38
• 3.2.3 隐私保护的区域聚合38-39
• 3.2.4 聚合数据分析39-41
• 3.3 安全性分析41-42
• 3.3.1 用户数据的匿名性41
• 3.3.2 用户数据的正确性41-42
• 3.3.3 用户聚合数据的认证性42
• 3.3.4 用户身份的匿名性和可追踪性42
• 3.4 性能分析42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 方案实现与性能分析45-65
• 4.1 系统总体设计45-53
• 4.1.1 可信中心端46-47
• 4.1.2 智能电表端47-49
• 4.1.3 区域管理中心端49-51
• 4.1.4 操作中心端51-53
• 4.2 系统功能测试53-59
• 4.2.1 系统开发环境53
• 4.2.2 系统测试53-59
• 4.3 方案性能评估59-62
• 4.4 本章小节62-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 作者简介73-74

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1 ;美国政府正式启动智能电网项目[J];电气技术;2009年06期

2 ;澳大利亚斥资1亿澳元建造智能电网[J];华东电力;2009年06期

3 ;关于建成统一的“坚强智能电网” 华东电网有限公司董事长、党组书记帅军庆6月1 6日接受东方早报记者独家采访[J];华东电力;2009年06期

4 张征容;;智能电网浅述[J];云南电力技术;2009年03期

5 方廷;白丹;;智能电网特点及发展趋势[J];云南电业;2009年07期

6 ;国外智能电网研究与应用[J];国家电网;2009年06期

7 ;第一届智能电网研究学术论坛召开[J];供用电;2009年04期

8 苗新;张逸飞;刘津;;智能电网的中国之路[J];国家电网;2009年07期

9 ;中国科学院电工研究所“智能电网研究中心”成立[J];电气技术;2009年09期

10 韩晓平;;我们为什么需要智能电网[J];大众用电;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王益民;;坚强智能电网的探索与实践[A];2010年电力系统自动化学术研讨会论文集[C];2010年

2 卢强;何光宇;;智能电网及其工程实现[A];2010年电力系统自动化学术研讨会论文集[C];2010年

3 余贻鑫;赵金利;;中国智能电网概况——2010年3月3日于东京智能电网研讨会[A];2010年电力系统自动化学术研讨会论文集[C];2010年

4 赵丙镇;;日本智能电网的现状及发展[A];2010年电力系统自动化学术研讨会论文集[C];2010年

5 贺勋;;智能电网之初探[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年

6 金之俭;;国家能源智能电网研发中心建设简介[A];2010电工测试技术学术交流会论文集[C];2010年

7 刘俊;;智能电网统计指标研究[A];2010电工测试技术学术交流会论文集[C];2010年

8 王锐;谢兰;吴文凯;杨昆;;智能电网及其发展态势分析[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年

9 张熹;;智能电网配用电通信技术的现在时与将来时[A];2011电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C];2011年

10 魏林;李博;李杨;;智能电网发展现状及探讨[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 潘昊;发展“智能电网”需要统筹兼顾[N];中国电力报;2009年

2 楚新;美国正式启动智能电网项目[N];中国经济导报;2009年

3 早报记者 李晓辉;“智能电网不只是电网公司的事，，电信等行业同样 面临很大机遇”[N];东方早报;2009年

4 本报记者 吴生锋;智能电网：工业转型新“推手”[N];扬州日报;2009年

5 广东技术师范学院经济学教授 张锐;智能电网：全球经济的未来动力与引擎[N];国际商报;2009年

6 本报记者 曾静婕;美国81亿美元打造智能电网“盛宴”[N];中国商报;2009年

7 本报记者 陈颖晖;一个小岛的智能电网图景[N];21世纪经济报道;2009年

8 徐炜旋;智能电网：看上去很美[N];21世纪经济报道;2009年

9 本报记者 唐烨　本报实习生 王文清;智能电网：一块被争夺的经济“蛋糕”[N];解放日报;2010年

10 黄晓华;《智能电网知识读本》《智能电网技术》出版发行[N];国家电网报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 孔伟伟;车载智能电网[D];清华大学;2014年

2 马若飞;智能电网中异构通信网络的共存问题研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

3 任鹏;智能电网中通信及控制关键技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

4 于君;智能电网无线传感监测及负荷预测方法研究[D];太原理工大学;2015年

5 赵良;适应智能电网发展的电网规划评价模型与方法[D];华北电力大学(北京);2016年

6 陈乐;智能电网通信中隐私保护问题的研究[D];上海交通大学;2015年

7 周黎莎;智能电网低碳效益关键指标选取与评价模型研究[D];华北电力大学;2013年

8 马同涛;智能电网利益链风险元传递模型及其信息系统研究[D];华北电力大学;2015年

9 黄立新;智能电网条件下输电检修优化模式与实施方案研究[D];华北电力大学;2013年

10 芦翔;智能电网中安全可靠的通信系统的构建[D];西安电子科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 施超;智能电网大数据相关应用问题研究[D];华南理工大学;2015年

2 黄飞;智能电网发展水平的综合评价研究[D];北京交通大学;2016年

3 陆金耀;智能电网用户行为多维度分类方法及其应用研究[D];北京交通大学;2016年

4 王玮;基于环签名和无证书签名的智能电网缴费方案[D];中国海洋大学;2015年

5 刘淑婷;《智能电网拨款计划—进度报告》翻译报告[D];华北电力大学;2015年

6 徐毅;坚强智能电网低碳化运行关键技术研究[D];南昌大学;2015年

7 韩祥璞;多网络服务环境下智能电网通信网络选择算法的研究[D];东北大学;2014年

8 范殨程;智能电网监控中的无线传感网络及其安全研究[D];南京大学;2016年

9 李利;智能电网中信息传输网络时间同步的研究[D];广东工业大学;2016年

10 肖雄;智能电网中馈线终端的研究与设计[D];广东工业大学;2016年

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