智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)功能的電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)利用假名實(shí)現(xiàn)身份匿名所造成電網(wǎng)維護(hù)復(fù)雜化與開銷較大的問題。其實(shí)現(xiàn)過程為：用戶在服務(wù)提供商處對(duì)智能電表注冊(cè)；接入電網(wǎng)前，可信第三方為智能電表指定一個(gè)群，并將群信息發(fā)給服務(wù)提供商；智能電表在發(fā)送用電量時(shí)用群私鑰簽名，服務(wù)提供商統(tǒng)計(jì)所有通過驗(yàn)證的用電量；在計(jì)費(fèi)階段，智能電表將電費(fèi)同態(tài)加密并簽名后發(fā)給服務(wù)提供商，服務(wù)提供商利用群簽名的可關(guān)聯(lián)性存儲(chǔ)同一用戶的電費(fèi)；服務(wù)提供商和智能電表對(duì)電費(fèi)進(jìn)行核對(duì)，如有爭(zhēng)議通過可信第三方仲裁。本發(fā)明具有流程可靠、隱私保護(hù)、安全性能好的優(yōu)點(diǎn)，適用于智能電網(wǎng)中電量統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)。
【專利說明】智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種通過群簽名和同態(tài)加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)服務(wù)提供商對(duì)電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)的方法，可在不向可信第三方泄露用戶具體信息的情況下，實(shí)現(xiàn)智能電表與服務(wù)提供商之間的雙向通信。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的智能化，其中包括了具備更為準(zhǔn)確的電表傳感測(cè)量技術(shù)以及更加靈活的計(jì)費(fèi)方式。智能電網(wǎng)中電力資源將會(huì)被重新整合、優(yōu)化分配，這將極大地提高能源的使用率。智能電網(wǎng)通過智能電表使用戶與電網(wǎng)公司間形成即時(shí)連接的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)雙向、高速的數(shù)據(jù)傳輸和信息控制，達(dá)到實(shí)時(shí)的參數(shù)采樣。而頻繁數(shù)據(jù)采集在滿足實(shí)時(shí)管理的同時(shí)帶來用戶敏感信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。因此為保證智能電網(wǎng)的實(shí)際可用性，需要設(shè)計(jì)具有匿名性和可審計(jì)性的電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)方法。
[0003]智能電網(wǎng)中的用戶隱私安全保護(hù)研究現(xiàn)今仍處于起步階段中，目前關(guān)于智能電表傳輸實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)時(shí)的用戶隱私安全保護(hù)方案主要通過假名和數(shù)據(jù)加密來實(shí)現(xiàn)。假名可以使用戶在智能電網(wǎng)中的身份匿名化。文獻(xiàn)《PASS:Privacy-preserving AuthenticationScheme for Smart Grid Network》使用假名使身份匿名化。數(shù)據(jù)加密采用的方法有同態(tài)加密和承諾及零知識(shí)證明。同態(tài)加密是通過設(shè)計(jì)有效的信息聚合方案，保護(hù)用戶的用電信息° 文獻(xiàn)《Secure Information Aggregation for Smart Grids Using HomomorphicEncryption))使用同態(tài)加密保護(hù)數(shù)據(jù)；利用承諾及零知識(shí)證明技術(shù)，可構(gòu)造確保不泄露用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)、多安全等級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸與認(rèn)證方案。文獻(xiàn)《Authentication andAuthorization Mechanisms for Substation Automation in Smart Grid Network》使用零知識(shí)證明技術(shù)構(gòu)造了具有用戶隱私保護(hù)功能的認(rèn)證與授權(quán)方案。
[0004]然而上述已有的關(guān)于智能電表傳輸實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)和用戶繳費(fèi)時(shí)的隱私保護(hù)方案沒有從接入時(shí)就開始對(duì)用戶身份提供保護(hù)，且實(shí)現(xiàn)用戶身份匿名的假名需要定期更換，將會(huì)使得電網(wǎng)維護(hù)復(fù)雜化和開銷較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)功能的電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)的方法，以解決智能電網(wǎng)電量統(tǒng)計(jì)及計(jì)費(fèi)現(xiàn)有方案中使用假名技術(shù)所帶來的電網(wǎng)維護(hù)復(fù)雜化和開銷較大的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一.智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的電量統(tǒng)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0008](I)用戶US在服務(wù)提供商SP處對(duì)智能電表SM進(jìn)行注冊(cè)；
[0009](2)智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送身份請(qǐng)求信息，請(qǐng)求接入電網(wǎng)；
[0010](3)服務(wù)提供商SP驗(yàn)證智能電表SM的身份，對(duì)已注冊(cè)的智能電表SM發(fā)送身份響
應(yīng)信息；[0011](4)智能電表SM向可信第三方TTP發(fā)送請(qǐng)求信息，請(qǐng)求指定所隸屬的群；
[0012](5)可信第三方TTP根據(jù)智能電表SM所屬區(qū)域?yàn)槠渲付ㄒ粋€(gè)相應(yīng)的群G，SM生成相應(yīng)的群私鑰gskSM ；
[0013](6)可信第三方TTP將群G的相關(guān)信息以及群公鑰gpke和群關(guān)聯(lián)密鑰glke發(fā)給服務(wù)提供商SP ；
[0014](7)智能電表SM按智能電網(wǎng)電量統(tǒng)計(jì)需求，在統(tǒng)計(jì)時(shí)間點(diǎn)將該用戶用電量Qi, < el進(jìn)行群簽名后，連同用戶用電量Qi—并發(fā)給服務(wù)提供商SP，N是自然數(shù)集；
[0015](8)服務(wù)提供商SP用群公鑰gpke驗(yàn)證群簽名的有效性，存儲(chǔ)通過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)信息；
[0016](9)服務(wù)提供商SP統(tǒng)計(jì)所有通過驗(yàn)證的用戶用電量Qi后，計(jì)算總用電量
V = ΣΟη? ∈ N，并將其發(fā)送給能源提供商EP，能源提供商EP根據(jù)該總用電量V對(duì)能源供應(yīng)
i
進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整，其中，Σ是累加記號(hào)。
[0017]二.智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的電量計(jì)費(fèi)方法，是在智能電表SM和服務(wù)提供商SP進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)后，利用可關(guān)聯(lián)的群簽名進(jìn)行計(jì)費(fèi)，其計(jì)費(fèi)步驟包括如下:
[0018]I)在每次階梯電價(jià)發(fā)生改變前，由服務(wù)提供商SP向智能電表SM發(fā)送通知，要求智能電表SM計(jì)算該電價(jià)時(shí)段內(nèi)的電費(fèi)Bill ；
[0019]2)智能電表SM對(duì)該電價(jià)時(shí)段內(nèi)的電費(fèi)Bill進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，對(duì)其進(jìn)行加法同態(tài)加密E(Bill)，并用智能電表SM的群私鑰簽名后將電費(fèi)Bill、加密值E(Bill)及其簽名一并發(fā)給服務(wù)提供商SP ；
[0020]3)服務(wù)提供商SP驗(yàn)證簽名的有效性后，利用群簽名的可關(guān)聯(lián)性將同一用戶在各個(gè)電價(jià)改變時(shí)刻發(fā)送的信息存儲(chǔ)于一個(gè)集合中；
[0021]4)每次繳費(fèi)時(shí)，服務(wù)提供商SP向智能電表SM發(fā)送每個(gè)繳費(fèi)時(shí)段的用電費(fèi)用TotalBill，智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送核對(duì)信息，服務(wù)提供商SP和智能電表SM核對(duì)電費(fèi)Total Bill,當(dāng)雙方統(tǒng)計(jì)的電費(fèi)一致時(shí)，智能電表SM輸出本次繳費(fèi)金額，并通知用戶US繳費(fèi)；
[0022]5)用戶US向服務(wù)提供商SP繳費(fèi)后，服務(wù)提供商SP向用戶US提供已繳費(fèi)憑證；
[0023]6)在某次繳費(fèi)時(shí)，若服務(wù)提供商SP和智能電表SM統(tǒng)計(jì)的總電費(fèi)不一致時(shí)，服務(wù)提供商SP將該智能電表SM在每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變時(shí)發(fā)送的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給可信第三方TTP，請(qǐng)求可信第三方TTP核對(duì)用電費(fèi)用；
[0024]7)可信第三方TTP驗(yàn)證智能電表SM在每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變時(shí)發(fā)送的同態(tài)加密
后數(shù)據(jù)的有效性，計(jì)算出應(yīng)繳費(fèi)用的加密值卩所〃') = --卩5/_〃,)，并簽名后分別發(fā)送





k=i
給服務(wù)提供商SP和智能電表SM，其中，E (.)是加法同態(tài)加密值，Π是累乘記號(hào)，各個(gè)電價(jià)時(shí)
段電費(fèi)Bill飽邾Total BiW =^BiIll，Σ是累加記號(hào)，tk是智能電表SM發(fā)送電費(fèi)Bill的一


k=i
個(gè)時(shí)間點(diǎn)，i〈j且〖deZ，Z是整數(shù)集；
[0025]8)服務(wù)提供商SP解密可信第三方TTP發(fā)送的加密值E (Total Bill')，得到應(yīng)繳費(fèi)用的真實(shí)值Total Bill"，并對(duì)其簽名后發(fā)給智能電表SM;[0026]9)智能電表SM驗(yàn)證服務(wù)提供商SP發(fā)送的應(yīng)繳費(fèi)用的加密值與可信第三方TTP發(fā)送的數(shù)據(jù)是否一致，若一致，則智能電表SM通知用戶US進(jìn)行繳費(fèi)；若不一致，則智能電表SM向可信第三方TTP發(fā)送仲裁請(qǐng)求；
[0027]10)可信第三方TTP驗(yàn)證服務(wù)提供商SP是否偽造數(shù)據(jù)，若服務(wù)提供商SP偽造數(shù)據(jù)，可信第三方TTP對(duì)服務(wù)提供商SP進(jìn)行相應(yīng)處罰；若服務(wù)提供商SP沒有偽造數(shù)據(jù)，可信第三方TTP發(fā)送確認(rèn)數(shù)據(jù)信息給智能電表SM，智能電表SM通知用戶US繳費(fèi)；
[0028]11)若用戶US拒絕繳費(fèi)，服務(wù)提供商SP向可信第三方TTP發(fā)出仲裁請(qǐng)求，可信第三方TTP核對(duì)用戶US是否有已繳費(fèi)憑證，若用戶US沒有已繳費(fèi)憑據(jù)，打開用戶US身份，可信第三方TTP通知服務(wù)提供商SP未交費(fèi)用戶US真實(shí)身份；如果用戶US有已繳費(fèi)憑據(jù)，可信第三方TTP對(duì)服務(wù)提供商SP進(jìn)行相應(yīng)處罰。
[0029]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0030]1.本發(fā)明由于使用群簽名，能夠解決使用假名技術(shù)帶來的電網(wǎng)維護(hù)復(fù)雜化和開銷較大的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)，并實(shí)現(xiàn)從接入電網(wǎng)時(shí)就開始對(duì)用戶身份提供保護(hù)，從而滿足了服務(wù)提供商對(duì)智能電表認(rèn)證的匿名性。
[0031]2.本發(fā)明由于使用同態(tài)加密，實(shí)現(xiàn)了在智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)的采集和動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)過程中用戶數(shù)據(jù)信息的保護(hù)。
[0032]3.本發(fā)明由于使用具有可關(guān)聯(lián)性的群簽名，實(shí)現(xiàn)了用戶的用電信息的匿名不可關(guān)聯(lián)，即只有電網(wǎng)服務(wù)提供商擁有群關(guān)聯(lián)密鑰，才可將同一用戶的信息進(jìn)行歸類。
[0033]4.本發(fā)明由于在計(jì)費(fèi)過程中增設(shè)了爭(zhēng)議仲裁階段，能夠?qū)崿F(xiàn)可信第三方對(duì)用戶與服務(wù)提供商在計(jì)費(fèi)過程中發(fā)生的爭(zhēng)議的仲裁，同時(shí)滿足不向可信第三方泄露用戶具體信息的安全要求，從而制止了服務(wù)提供商假冒智能電表欺騙可信第三方的行為。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的原理圖；
[0035]圖2是本發(fā)明進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)的流程圖；
[0036]圖3是本發(fā)明進(jìn)行計(jì)費(fèi)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明場(chǎng)景包括:用戶US擁有智能電表SM，并通過智能電表SM和服務(wù)提供商SP之間進(jìn)行信息、能源的管理和交互，服務(wù)提供商SP定期向用戶US收取電費(fèi)；能源提供商EP向服務(wù)提供商SP提供電能，服務(wù)提供商SP統(tǒng)計(jì)用電信息發(fā)給能源提供商EP，能源提供商EP根據(jù)用電信息對(duì)能源供應(yīng)進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整；可信第三方TTP根據(jù)智能電表SM所屬地理位置為其分配相應(yīng)的群，并將群公鑰和關(guān)聯(lián)密鑰發(fā)給服務(wù)提供商SP，當(dāng)出現(xiàn)繳費(fèi)糾紛時(shí)可信第三方TTP根據(jù)相應(yīng)的信息進(jìn)行仲裁。
[0039]參照?qǐng)D2，本發(fā)明進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)的實(shí)現(xiàn)步驟如下:[0040]步驟1，智能電表SM在服務(wù)提供商SP處注冊(cè)。
[0041]用戶US在服務(wù)提供商SP處對(duì)智能電表SM進(jìn)行注冊(cè)，服務(wù)提供商SP為智能電表SM頒發(fā)身份IDsm和個(gè)人識(shí)別碼pinSM。
[0042]步驟2,智能電表SM請(qǐng)求接入電網(wǎng)。
[0043]智能電表SM以個(gè)人識(shí)別碼pinSM作為密鑰生成身份IDsm的消息認(rèn)證碼_AC~(IDsxi )，并用服務(wù)提供商SP的公鑰pkSP對(duì)身份IDsm和消息認(rèn)證碼
HMACpinsu [IDsm )加密，得到加密值辦cMsp (IDsm \HMACpmsii (IDsm ));
[0044]智能電表SM將加密值Stcap\liMACpinsM[IDsm))發(fā)給服務(wù)提供商SP，請(qǐng)求接入電網(wǎng)。
[0045]步驟3，服務(wù)提供商SP向智能電表SM發(fā)送身份驗(yàn)證信息。
[0046]服務(wù)提供商SP解密智能電表SM發(fā)送的請(qǐng)求接入電網(wǎng)信息，在驗(yàn)證智能電表SM身份后，服務(wù)提供商SP對(duì)已注冊(cè)的智能電表SM的身份IDsm和智能電表SM的公鑰pkSM簽名，
得到簽名Sig(IDsm \pkSM)，服務(wù)提供商SP將簽名(IDsm WpKsm )發(fā)給智能電表SM，
其中，Sksp是服務(wù)提供商SP的私鑰。
[0047]步驟4，智能電表SM請(qǐng)求可信第三方TTP分配相應(yīng)的群。
[0048]智能電表SM將請(qǐng)求 信息H>sa/ Slgpksf>、IDsm )|叫5/> ||?發(fā)送給可信第二方
TTP，其中，n為防止偽造重復(fù)攻擊的隨機(jī)序列號(hào)，IDsp是服務(wù)提供商SP的身份。
[0049]步驟5，智能電表SM生成群私鑰。
[0050]可信第三方TTP根據(jù)智能電表SM所屬區(qū)域給其指定一個(gè)相應(yīng)的群G ；
[0051]智能電表SM在收到群G的相關(guān)信息后，生成該群的群私鑰gskSM。
[0052]步驟6，可信第三方TTP向服務(wù)提供商SP發(fā)送群G的相關(guān)信息和密鑰。
[0053]可信第三方TTP將群G的相關(guān)信息以及該群的群公鑰gpke和群關(guān)聯(lián)密鑰glke發(fā)給服務(wù)提供商SP。
[0054]步驟7，智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送用電量。
[0055]智能電表SM按智能電網(wǎng)電量統(tǒng)計(jì)需求，在每個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間點(diǎn)將用電量Qi進(jìn)行群簽名啊‘ (Q,)后，再連同用電量Qi —并發(fā)給服務(wù)提供商SP，其中/ e N，N是自然數(shù)。
[0056]步驟8，服務(wù)提供商SP驗(yàn)證用電量的有效性。
[0057]服務(wù)提供商SP用群公鑰gpke驗(yàn)證智能電表SM發(fā)送的用電量的群簽名的有效性，并將通過驗(yàn)證的用電量，由服務(wù)提供商SP進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)于未通過驗(yàn)證的用電量，服務(wù)提供商SP丟棄該用電量。
[0058]步驟9，服務(wù)提供商SP統(tǒng)計(jì)總用電量，并發(fā)給能源提供商EP。
[0059]服務(wù)提供商SP統(tǒng)計(jì)所有通過驗(yàn)證的用電量，得到總用電量F = Ya，并將總用電







i
量V發(fā)送給能源提供商EP，能源提供商EP根據(jù)總用電量V對(duì)能源供應(yīng)進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整，其中，Σ是累加記號(hào)，&N，N是自然數(shù)。[0060]參照?qǐng)D3，本發(fā)明進(jìn)行計(jì)費(fèi)的實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0061]步驟I，服務(wù)提供商SP通知智能電表SM統(tǒng)計(jì)電費(fèi)。
[0062]每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變前服務(wù)提供商SP發(fā)送通知，請(qǐng)求智能電表SM統(tǒng)計(jì)該電價(jià)時(shí)段內(nèi)電費(fèi)Bi 11，該通知包括:當(dāng)前電價(jià)、將要改變的電價(jià)、以及電價(jià)的改變時(shí)間。
[0063]步驟2，智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送電費(fèi)。
[0064]智能電表SM將該電價(jià)時(shí)段的電費(fèi)Bill進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將電費(fèi)Bill用服務(wù)提供商SP的公鑰進(jìn)行同態(tài)加密，得到加密值)，智能電表SM將加密值^)簽名后，得到簽
名GSigsksv (石(Billlj) &)，智能電表SM將電費(fèi)信息歷"E (BW1)牝GSigskw (五(BiUt) |?,_)發(fā)給
服務(wù)提供商SP，其中，\是智能電表SM統(tǒng)計(jì)電費(fèi)Bill的一個(gè)時(shí)間段，/ eZ，Z是整數(shù)集，skSM是智能電表SM的群私鑰。
[0065]步驟3，服務(wù)提供商SP存儲(chǔ)同一用戶的電費(fèi)信息。
[0066]服務(wù)提供商SP驗(yàn)證簽名的有效性，利用群簽名的可關(guān)聯(lián)性將同一用戶的電費(fèi)信息存儲(chǔ)于一個(gè)集合之中。
[0067]步驟4，在每個(gè)繳費(fèi)時(shí)段服務(wù)提供商SP和智能電表SM核對(duì)總電費(fèi)Total Bill。
4.a)
[0068]服務(wù)提供商SP向智能電表SM發(fā)送總電費(fèi)Total Bill ；
[0069]4.b)智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送核對(duì)信息,該核對(duì)信息包括:智能電表統(tǒng)計(jì)的該繳費(fèi)時(shí)段總電費(fèi)Total Bill，該繳費(fèi)時(shí)段總電費(fèi)的同態(tài)加密值E (Total Bill)，智能
電表 SM 對(duì)加密值 E (Total Bill)的簽名 GSiggskm {E{Total Bill))；
[0070]4.c)服務(wù)提供商SP按如下規(guī)則核對(duì)該繳費(fèi)時(shí)段總電費(fèi)Total Bill:
[0071]若ToUdBill Bill,，則智能電表SM輸出本次需繳費(fèi)金額，并通知用戶US繳費(fèi)，


k=i
用戶US繳費(fèi)后，可獲取繳費(fèi)憑據(jù)；
[0072]若Total Bill本± BiUi，則服務(wù)提供商SP向可信第三方TTP申請(qǐng)仲裁。


k=i
[0073]步驟5，服務(wù)提供商SP向可信第三方TTP發(fā)送仲裁的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0074]當(dāng)某一個(gè)繳費(fèi)時(shí)段服務(wù)提供商SP和智能電表SM統(tǒng)計(jì)的費(fèi)用不一致時(shí)，服務(wù)提供商SP將該智能電表SM在每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變時(shí)發(fā)送的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)給可信第三方TTP，以請(qǐng)求核對(duì)用電費(fèi)用，該相關(guān)數(shù)據(jù)包括:電費(fèi)的同態(tài)加密值€(&〃,」、時(shí)間段V智能電表
SM對(duì)加密值五(&7/,()和時(shí)間段tk的簽名GSiggsksu (E{BiUti)\\tk)、智能電表SM統(tǒng)計(jì)的繳費(fèi)時(shí)
段的總電費(fèi)的加密值E(Total Bill)，以及智能電表SM對(duì)加密值E(Total Bill)的簽名GSig^ {Ε(Το?α! BH!))。
[0075]步驟6，可信第三方TTP計(jì)算應(yīng)繳電費(fèi)的加密值。
[0076]可信第三方TTP驗(yàn)證智能電表SM在每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變時(shí)發(fā)送的同態(tài)加密后數(shù)據(jù)的有效性，并根據(jù)同態(tài)加密性質(zhì)計(jì)算應(yīng)繳費(fèi)用的加密值以
【權(quán)利要求】
1.一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的電量統(tǒng)計(jì)方法，包括以下步驟: (1)用戶US在服務(wù)提供商SP處對(duì)智能電表SM進(jìn)行注冊(cè)； (2)智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送身份請(qǐng)求信息，請(qǐng)求接入電網(wǎng)； (3)服務(wù)提供商SP驗(yàn)證智能電 表SM的身份，對(duì)已注冊(cè)的智能電表SM發(fā)送身份響應(yīng)信息； (4)智能電表SM向可信第三方TTP發(fā)送請(qǐng)求信息，請(qǐng)求指定所隸屬的群； (5)可信第三方TTP根據(jù)智能電表SM所屬區(qū)域?yàn)槠渲付ㄒ粋€(gè)相應(yīng)的群G，SM生成相應(yīng)的群私鑰gskSM ； (6)可信第三方TTP將群G的相關(guān)信息以及群公鑰gpke和群關(guān)聯(lián)密鑰glke發(fā)給服務(wù)提供商SP ； (7)智能電表SM按智能電網(wǎng)電量統(tǒng)計(jì)需求，在統(tǒng)計(jì)時(shí)間點(diǎn)將該用戶用電量Qi,ZeN進(jìn)行群簽名后，連同用戶用電量Qi —并發(fā)給服務(wù)提供商SP，N是自然數(shù)集； (8)服務(wù)提供商SP用群公鑰gpke驗(yàn)證群簽名的有效性，存儲(chǔ)通過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)信息； (9)服務(wù)提供商SP統(tǒng)計(jì)所有通過驗(yàn)證的用戶用電量Qi后，計(jì)算總用電量= Χβ-,ZeN,并將其發(fā)送給能源提供商EP，能源提供商EP根據(jù)該總用電量V對(duì)能源供應(yīng)
i進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電量統(tǒng)計(jì)方法，其中步驟(1)所述的在服務(wù)提供商SP處對(duì)智能電表SM進(jìn)行注冊(cè)，是指服務(wù)提供商SP為智能電表SM頒發(fā)身份IDsm和個(gè)人識(shí)別碼pinSM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電量統(tǒng)計(jì)方法，其中所述步驟(2)中的身份請(qǐng)求信息，是指公鑰加密值(/Dw |//Μ/--,(/Ds.,))，其中，Pksp是服務(wù)提供商SP的公鑰，IDsm是智能電表SM的身份，[IDsu )是以個(gè)人識(shí)別碼pinSM作為密鑰生成的IDsm的消息認(rèn)證碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電量統(tǒng)計(jì)方法，其中所述步驟(3)中服務(wù)提供商SP發(fā)給已注冊(cè)的智能電表SM的身份響應(yīng)信息，包括:智能電表SM的身份IDsm和智能電表SM的公鑰pkSM，以及服務(wù)提供商SP對(duì)IDsm和pkSM的簽名(IDsm \\pkSM)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電量統(tǒng)計(jì)方法，其中所述步驟(4)中智能電表SM向可信第三方TTP發(fā)送的請(qǐng)求信息，是指智能電表SM收到的服務(wù)提供商SP的身份響應(yīng)信息。
6.一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的電量計(jì)費(fèi)方法，是在智能電表SM和服務(wù)提供商SP進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)后，利用可關(guān)聯(lián)的群簽名進(jìn)行計(jì)費(fèi)，其計(jì)費(fèi)步驟包括如下: 1)在每次階梯電價(jià)發(fā)生改變前，由服務(wù)提供商SP向智能電表SM發(fā)送通知，要求智能電表SM計(jì)算該電價(jià)時(shí)段內(nèi)的電費(fèi)Bill ； 2)智能電表SM對(duì)該電價(jià)時(shí)段內(nèi)的電費(fèi)Bill進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，對(duì)其進(jìn)行加法同態(tài)加密E(Bill)，并用智能電表SM的群私鑰簽名后將電費(fèi)Bill、加密值E(Bill)及其簽名一并發(fā)給服務(wù)提供商SP ； 3)服務(wù)提供商SP驗(yàn)證簽名的有效性后，利用群簽名的可關(guān)聯(lián)性將同一用戶在各個(gè)電價(jià)改變時(shí)刻發(fā)送的信息存儲(chǔ)于一個(gè)集合中；4)每次繳費(fèi)時(shí)，服務(wù)提供商SP向智能電表SM發(fā)送每個(gè)繳費(fèi)時(shí)段的用電費(fèi)用TotalBill，智能電表SM向服務(wù)提供商SP發(fā)送核對(duì)信息，服務(wù)提供商SP和智能電表SM核對(duì)電費(fèi)Total Bill，當(dāng)雙方統(tǒng)計(jì)的電費(fèi)一致時(shí)，智能電表SM輸出本次繳費(fèi)金額，并通知用戶US繳費(fèi)； 5)用戶US向服務(wù)提供商SP繳費(fèi)后，服務(wù)提供商SP向用戶US提供已繳費(fèi)憑證； 6)在某次繳費(fèi)時(shí)，若服務(wù)提供商SP和智能電表SM統(tǒng)計(jì)的總電費(fèi)不一致時(shí)，服務(wù)提供商SP將該智能電表SM在每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變時(shí)發(fā)送的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給可信第三方TTP，請(qǐng)求可信第三方TTP核對(duì)用電費(fèi)用； 7)可信第三方TTP驗(yàn)證智能電表SM在每個(gè)階梯電價(jià)發(fā)生改變時(shí)發(fā)送的同態(tài)加密后數(shù)據(jù)的有效性，計(jì)算出應(yīng)繳費(fèi)用的加密值
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電量計(jì)費(fèi)方法，其中: 所述步驟4)的每個(gè)繳費(fèi)時(shí)段的用電費(fèi)用Total Bill，是指在一個(gè)繳費(fèi)時(shí)段內(nèi)，從時(shí)段\到時(shí)段服務(wù)提供商SP統(tǒng)計(jì)的總費(fèi)用，應(yīng)滿足
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電量計(jì)費(fèi)方法，其中所述步驟(6)的服務(wù)提供商SP發(fā)送給可信第三方TTP的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括:從時(shí)段\到時(shí)段tj每次智能電表SM發(fā)送的該時(shí)段電費(fèi)的同態(tài)加密值E(Bill)、智能電表SM對(duì)E(Bill)的簽名GSig^ (E(BHl))、智能電表SM計(jì)算的繳費(fèi)時(shí)段的電費(fèi)加密值E (Total Bill)，以及智能電表SM對(duì)加密值E (Total Bill)的簽
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電量計(jì)費(fèi)方法，其中所述步驟(9)中的仲裁請(qǐng)求，包括:服務(wù)提供商SP發(fā)給智能電表SM的應(yīng)繳費(fèi)用的真實(shí)值Total Bill"，以及服務(wù)提供商SP對(duì)Total Bill"的簽名 Sigsp(Total Bill")。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電量計(jì)費(fèi)方法，其中所述步驟(10)的可信第三方TTP驗(yàn)證服務(wù)提供商SP是否偽造數(shù)據(jù)，按如下規(guī)則進(jìn)行: 若E (Total Bill' ) ^ E (Total Bill")，則服務(wù)提供商SP偽造數(shù)據(jù); 若E (Total Bill' ) =E (Total Bill")，則服務(wù)提供商SP沒有偽造數(shù)據(jù)，智能電表SM通知用戶US進(jìn)行繳費(fèi)。
【文檔編號(hào)】H04L9/14GK103490880SQ201310470660
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月7日
【發(fā)明者】陳杰, 張躍宇, 李琪, 喬巧梅, 龔凡, 時(shí)俊萍, 胡予濮, 劉珺峰 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)