基于群簽名的智能電網(wǎng)用電量統(tǒng)計(jì)及電費(fèi)的繳納方案.pdf

1、智能電網(wǎng)(Smart grid)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的下一代電網(wǎng)，它通過(guò)綜合應(yīng)用多種先進(jìn)技術(shù)，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。智能電網(wǎng)致力于將公共能源網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為靈活的、智能的能源公共設(shè)施，這種提升的基本在于從細(xì)節(jié)上對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)和各個(gè)利益相關(guān)方能源消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并以此來(lái)達(dá)到可以實(shí)施能源的控制，更加靈活的計(jì)費(fèi)過(guò)程以及各種增值服務(wù)。
　　智能電網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)和管理方

2、式上的巨大變革也為電網(wǎng)安全帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，尤其是用戶的隱私保護(hù)問(wèn)題。在消費(fèi)者端，傳統(tǒng)的機(jī)械電表被智能電表取代。電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)向智能電表收集周期性的、高密度的用戶用電數(shù)據(jù)，一方面用于統(tǒng)計(jì)用電負(fù)荷，另一方面，為可動(dòng)態(tài)調(diào)整電價(jià)情況下的計(jì)費(fèi)提供支持。但是頻繁的用電數(shù)據(jù)上報(bào)對(duì)用戶的隱私安全造成極大的威脅，攻擊者可能對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，獲取到用戶的活動(dòng)狀態(tài)、作息規(guī)律和生活習(xí)慣等隱私信息。
　　本文對(duì)智能電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況，安全問(wèn)題以

3、及解決方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。針對(duì)他們的不足，提出了兩個(gè)基于群簽名的智能電網(wǎng)的電表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)方案。本文的主要研究成果如下:
　?、艑?duì)智能電網(wǎng)的概念及其在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)智能電網(wǎng)面臨的安全威脅，尤其是用戶隱私泄漏問(wèn)題及針對(duì)該問(wèn)題的解決方案做了總結(jié)。
　　⑵對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的智能電網(wǎng)用戶隱私保護(hù)方案進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)大部分方案都無(wú)法在滿足保護(hù)用戶隱私前提下，同時(shí)具備用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)兩項(xiàng)需求。因此本

4、文提出了一個(gè)基于批量驗(yàn)證群簽名的用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)方案，該方案使用了批量驗(yàn)證的群簽名算法和動(dòng)態(tài)加密算法，解決了在有效保護(hù)用戶隱私安全前提下，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)的采集及動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)問(wèn)題。
　?、强紤]未來(lái)能源提供商與服務(wù)提供商有可能分離的情況，在前一個(gè)方案的基礎(chǔ)上提出了基于可連接性的短群簽名的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)方案。該方案采用了同態(tài)加密算法和具有連接性的短群簽名算法，在能源提供商與服務(wù)提供商分離的前提下，解決了用戶實(shí)