智能电网中数据传输及查询的隐私保护问题研究

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1、硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文智能电网中数据传输及查询的隐私保护问题研究RESEARCHONPRIVACYPROTECTIONOFDATATRANSMISSIONANDQUERYINSMARTGRID曾曾曾晓晓晓立立立哈哈哈尔尔尔滨滨滨工工工业业业大大大学学学2017年年年12月月月国内图书分类号：TP301.6学校代码：10213国际图书分类号：004.681.37密级：公开工工工程程程硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文智能电网中数据传输及查询的隐私保护问题研究硕士研究生：曾晓立导师：贾小华教授申请学位：工程

2、硕士学科：计算机技术所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP301.6U.D.C:004.681.37AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringRESEARCHONPRIVACYPROTECTIONOFDATATRANSMISSIONANDQUERYINSMARTGRIDCandidat

3、e:XiaoliZengSupervisor:Prof.XiaohuaJiaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ComputerTechnologyAliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2017Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要由于用户日益增长的用电需求及对用电质量

4、和可靠性需求的不断增加，传统电力系统出现了种种弊端。智能电网凭借着其高可靠性、高安全性、高效率和清洁环保等特点，受到人们的普遍欢迎。相比于传统电网，智能电网的突出特点在于实现了电流与通信流的双向通信，而实现这一特点的关键因素则在于以智能电表为核心的高级测量体系的部署。然而，随着智能电网的普及，其带来的隐私问题也逐渐显现出来。由于智能电网中新技术的使用，传统电网的安全保护机制显然无法被直接应用，研究新的适合于智能电网的保护方案迫在眉睫。本文在对智能电网隐私保护问题进行系统研究的基础上，针对智能电网数据传输及第三方加密数据

5、查询两个隐私保护问题进行深入的研究，提出相应的解决方案。在智能电网中，智能电表是固定在用户端的对用户用电信息进行收集的计量设备。智能电表为控制中心实时监控电网系统提供了可能。然而，智能电表的数据在传送给控制中心的过程中往往是以不可信的公共网络为传输中介，这就引起用户对数据安全及隐私的担忧。国内外的研究学者针对这个问题提出了许多保护方案，但由于智能电表的存储能力与计算能力都极其有限以及智能电网网络传输的特殊性，他们的方案并不能直接适用于智能电网的实际应用。本文提出一种基于Die-Hellman密钥交换协议的轻量级的智能

6、电网数据传输隐私保护方案。该方案无需智能电表进行复杂的加密解密操作、无需可信的第三方来进行密钥的分配与管理，且该方案具有可拓展性，能够适合智能电网多用户的特点。仿真实验结果显示，该方案是轻量级的，具有可拓展性的，能够适合于智能电网的实际应用。在智能电网中，存在数据使用者（如市场分析师）需要对用户用电数据进行审计分析从而完成相应的任务。电力公司为了缓解存储与计算的压力总是将用户的用电数据存储到云服务器上。由于云服务器是不可信的，而用户的用电数据往往包含了用户的隐私信息，这就引起了人们对数据安全隐私的担忧。国内外的研究学者

7、对该问题纷纷提出解决方案，但由于用户用电数据具有数值属性以及对于一些隐私保护的考虑，他们的方案都不能很好地在智能电网实际应用中使用。本文针对已有方案存在的不足，对Paillier同态加密算法进行修改，而后将修改过的Paillier同态加密算法应用到智能电网第三方加密数据查询模型中，提出相应的隐私保护方案。该方案实现了对智能电网加密数据的SQL范围查询，并且能够有效地保护用户用电数据的安全、保护用户的隐私以及数据使-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文用者查询内容的隐私。对比实验结果显示，该方案相比于已有的智能电网范围查询

8、方案能有效缩短范围查询的周期时间，有效降低数据所有者（电力公司）与数据使用者的计算开销，对于智能电网的实际应用具有重要的意义。关键词：智能电网；隐私保护；数据传输；加密数据；范围查询-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文ABSTRACTThetraditionalpowergridoccursvariousdrawbacksbec