(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210235069.7 (22)申请日 2022.03.11 (66)本国优先权数据 202111229899.0 2021.10.2 2 CN (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区湘潭大 学 (72)发明人 吴亚联　罗锦标　 (51)Int.Cl. G06F 16/242(2019.01) G06F 16/2455(2019.01) G06F 21/60(2013.01) G06F 21/62(2013.01) G06F 21/64(2013.01) H04L 9/08(2006.01)H04L 9/30(2006.01) H04L 9/32(2006.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种容错且保护隐私的智能 电网多维多子 集数据聚合方案 (57)摘要 本发明公开了一种容错且保护隐私的智能 电网多维多子集数据聚合方案。 该方案使用两个 超递增序列构造多维多子集数据， 使控制中心获 得每个维度的用电量 以及不同子集的用户数量 和用电总量。 本发明在用电数据加密阶段引入盲 因子， 智能电表发生故障时， 控制中心仍能正确 解密聚合密文， 增强系统的鲁棒性。 本发明使用 椭圆曲线加密算法， 能够抵御重放攻击、 共谋攻 击、 中间人攻击以及虚假数据注入攻击等网络攻 击， 实现多维多子集数据的隐私保护， 同时具备 较小的计算成本和通信开销， 更适用于智能电 网。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114564492 A 2022.05.31 CN 114564492 A 1.一种容错且保护隐私的智能电网多维多子集数据聚合方案， 其特征在于， 包括以下 步骤： Ⅰ、 系统初始化； Ⅱ、 智能电表和网关注 册； Ⅲ、 用电数据加密； Ⅳ、 数据聚合； Ⅴ、 数据解密； 所述步骤Ⅰ系统初始化， 包括以下步骤： 可信第三方选择一个大素数w， 生成椭圆曲线E， 选定椭圆曲线E上的一个生成元P,它的 阶q为一个大素数； 可信第三方随机选择 作为私钥， 计算其公钥PT＝sP， 并选择单向哈希函数 随机选择一个数组 计算 控制中心构造N个连续子集{[0,R1),[R1,R2),…,[RN,+∞)}， 若功耗R满足0≤R＜R1， 则 属于第一个子集； 控 制 中 心 选 择 两 组 超 递 增 序 列 ，第 一 组 该 序 列 满 足 其中， 另一组 满足 bi＞b0+bi‑1·n， 其中， 可信第三方公布参数{w,q,P,PT,h}， 控制中心公布参数 所述步骤Ⅱ智能电表和网关注 册， 包括以下步骤： 智能电表SMi选择其身份idi， 随机选择 作为其密钥， 计算其公钥Xi＝xiP， 选取随 机数 并计算RSMi＝riP， 计算 其中Si＝ri‑xih(idi||ti||RSMi)； 智能电表发送σi＝(IDi,RSMi,Xi,Si,ti)给可信第三方， 可信第三方接 收到σi后， 首先通 过等式|t ′i‑ti|≤Δt检 查时间戳的新鲜度， 若不等式成立， 进一步验证RSMi＝PSi‑Xih(IDi|| ti||RSMi)， 若等式成立， 则智能电表注册成功并公布(IDi,RSMi,Xi,Si,ti)， 并通过安全通道将 {(ID1,k1),(ID2,k2),…,(IDn,kn),ksum}发送到控制中心， ki发送到SMi； 网关选择其身份idGWj， 随机选择 作为其密钥， 计算其公钥Yj＝yjP， 选取随机数 并计算RGWj＝rGWjP， 分别计算得出SGWj＝rGWj‑yjh(idGWj||tGWj||RGWj)和 网关发送σGWj＝(IDGWj,RGWj,Yj,SGWj,tGWj)给可信第三方， 可信第三方接收到σGWj后， 首先 通过不等式|t'GWj‑tGWj|≤Δt检查时间戳的新鲜度， 若不等式成立， 进一步验证RGWj＝PSGWj‑ Yjh(IDGWj||tGWj||RGWj)， 若等式成立， 则网关注 册成功并公布(IDGWj,RGWj,Yj,SGWj,tGWj)； 所述步骤Ⅲ用电数据加密， 包括以下步骤： SMi计算密文ci＝(xi+(a1mi1+a2mi2+…ammim+bj)+h(Ti)ki)P；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114564492 A 2SMi随机选择 计算签名Li＝liP和si＝li+xih(IDi||ci||Ti||Xi||Li)； SMi发送(IDi,ci,Ti,Xi,Li,si)到网关； 所述步骤Ⅳ数据聚合， 包括以下步骤： 网关检查时间戳的新鲜度， 并验证等式siP＝Li+Xih(IDi||ci||Ti||Xi||Li)是否成立； 若智能电表发生故障时， 网关生成故障集， 发送给控制中心； 签名验证成功后， 网关对密文 进行聚合， 计算 网关随机选择 计算签名LGWj＝lGWjP和sGWj＝lGWj+yjh(IDGWj||C||TGWj||Yj|| LGWj)； 网关发送(IDGWj,C,TGWj,Yj,LGWj,sGWj)到控制中心； 所述步骤Ⅴ数据解密， 包括以下步骤： 控制中心检查时间戳的新鲜度， 并验证等式sGWjP＝LGWj+Yjh(IDGWj||C||TGWj||Yj||LGWj) 是否成立； 签名验证成功后， 控制中心利用ksum进行解密， 根据Pollard ’s lambda算法恢复聚合数 据， 并从中计算每 个子集的用户数和用电量之和； 若存在智能电表故障， 控制中心首先根据故障集计算k ′sum从而正确解密密文， 再使用 Pollard’s lambda算法恢复聚合数据， 计算每 个子集的用户数和用电量之和。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114564492 A 3