CN103237008A - 一种智能电网中基于假名的数据发送方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了智能电网中基于假名的数据发送方法：若干个智能电表收集用户数据；对若干个智能电表进行分组形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，原始ID形成原始ID序列；对同组每个智能电表分配一个组密钥；随着时间和/或同组组密钥的变化，原始ID序列根据函数f（key，time）生成假名ID序列；同组每个智能电表的原始ID更新为假名ID；同组每个智能电表用假名ID发送用户数据至数据聚合器；数据聚合器聚合用户数据后发送至能源供应商。由于能源供应商不知道智能电表的原始ID，因此能源供应商不能将用户数据和用户信息相联系，能源供应商只能得到用户数据的总和，从而用户的隐私得以受到保护。

Description

一种智能电网中基于假名的数据发送方法和系统

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及一种智能电网中基于假名的数据发送方法和系统。

背景技术

随着社会的发展，电网的现代化建设是许多国家都致力于推动的，因为它能在提高能源利用效率、渐渐过渡到新能源的使用、减少温室气体的排放、建立可持续的经济发展等方面起到很大的作用。

电网系统是一种大规模的结构复杂的系统。为了维护电网系统的安全和稳定性，网络通信和信息技术被广泛应用于电网系统。这种新型的混合网络就是智能电网。

智能电网是具有自愈性、用户友好、高可靠性、可抵御网络攻击和优化电力调度的分布式网络。智能电网融合新奇的控制、信息和管理技术，实现从发电到终端用户之间一系列的智能交互，合乎科学并且有系统地优化发电、输电和配电等部分。先进数字技术的应用期望可以大幅度地提高电网的可靠性、安全性、各部分协同工作能力以及电网的效率，同时减少对环境的影响以及提高经济增长。

然而，在智能电网中，用户和能源供应商之间要进行频繁的信息通信，存在智能电表收集到的用户消费数据在传输过程中被拦截篡改、用户的行为和习惯等隐私被泄露等问题。由于当今社会政府和个人都越来越关注隐私问题，所以在发展智能电网的同时研究隐私保护方案是很重要的。

智能电网的隐私包含通过对智能电表数据的分析来获得的隐私信息。在传统的电网中，能源供应商每一个月获得一次用户的消费信息，然而在智能电网中，能源供应商每隔15分钟或者更加频繁地收集用户的消费信息。如果不对数据收集实行一些保护措施，用户的个人隐私很可能会被泄露。所以在智能电网中，用户不希望能源供应商频繁地知道他们的详细消费信息，因为这会让能源供应商知道用户的隐私。在另一方面，如果用户的消费信息在传输过程中被敌手拦截，则敌手可能做一些对用户有害的事情，比如，如果窃贼通过截获用户消费信息发现用户家里没人则窃贼就很可能入室行窃；如果用户消费信息被篡改，则会造成更大的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电网中基于假名的数据发送方法和系统，以解决现有技术中的智能电网中，用户和能源供应商之间因为进行频繁的信息通信，可能使得用户的行为和习惯等隐私被泄露以及用户数据可能被篡改的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种智能电网中基于假名的数据发送方法，包括：

若干个智能电表收集用户数据；

对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列；

对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥；

随着时间和/或同组组密钥的变化，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间；

同组的每个智能电表根据所述假名ID序列更新自己的原始ID为假名ID；

同组的每个智能电表用所述假名ID发送用户数据至一数据聚合器；

所述数据聚合器聚合所述用户数据后发送至能源供应商。

可选的，在所述的智能电网中基于假名的数据发送方法中，在对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列的步骤中，同组的每个智能电表的时间是同步的。

可选的，在所述的智能电网中基于假名的数据发送方法中，在对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥的步骤中，当所述同组组密钥过期或怀疑被泄露时，重新分配该组的同组组密钥。

可选的，在所述的智能电网中基于假名的数据发送方法中，在随着时间和/或同组组密钥的变化，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间的步骤中，当重新分配同组组密钥后，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列。

同时，本发明还提供一种智能电网中基于假名的数据发送系统，包括：

若干个智能电表，用于收集用户数据；

分组模块，用于对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列；

分配密钥模块，用于对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥；

重置模块，用于随着时间和/或同组组密钥的变化，将原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间；

更新模块，用于同组的每个智能电表根据所述假名ID序列更新自己的原始ID为假名ID；

数据聚合器，用于接收同组的每个智能电表用假名ID发送的用户数据；

能源供应商，用于接收所述数据聚合器聚合后的用户数据。

可选的，在所述的智能电网中基于假名的数据发送系统中，在分组模块中，同组的每个智能电表的时间是同步的。

可选的，在所述的智能电网中基于假名的数据发送系统中，分配密钥模块还用于，当所述同组组密钥过期或怀疑被泄露时，重新分配该组的同组组密钥。

可选的，在所述的智能电网中基于假名的数据发送系统中，在重置模块中，当重新分配同组组密钥后，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列。

本发明提供的一种智能电网中基于假名的数据发送方法和系统，其有益效果在于：智能电表通过用假名ID发送用户数据至数据聚合器，所述数据聚合器聚合用户数据后发送至能源供应商，能源供应商只得到了用户数据的总和。由于能源供应商不知道智能电表的原始ID，因此能源供应商不能将用户数据和用户信息相联系，从而用户的隐私得以受到保护。

附图说明

图1是本发明实施例的智能电网中基于假名的数据发送系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的智能电网中基于假名的数据发送方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种智能电网中基于假名的数据发送方法和系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，其是本发明实施例的智能电网中基于假名的数据发送系统的结构示意图。如图1所示，一种智能电网中基于假名的数据发送系统，包括：

若干个智能电表11，用于收集用户数据；

分组模块12，用于对所述若干个智能电表11进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表11分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列；其中，同组的每个智能电表11的时间是同步的。

分配密钥模块13，用于对同组的每个智能电表11分配一个同组组密钥；

具体的，当所述同组组密钥过期或怀疑被泄露时，重新分配该组的同组组密钥。

重置模块14，用于随着时间和/或同组组密钥的变化，将原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间；

具体的，当重新分配该组的同组组密钥后，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列。

更新模块15，用于同组的每个智能电表11根据所述假名ID序列更新自己的原始ID为假名ID；

数据聚合器16，用于接收同组的每个智能电表11用假名ID发送的用户数据；

能源供应商17，用于接收所述数据聚合器16聚合后的所述用户数据。

请参考图2，其是本发明实施例的智能电网中基于假名的数据发送方法的流程示意图。如图2所示，一种智能电网中基于假名的数据发送方法，包括：

S100：若干个智能电表收集用户数据；

S200：对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列；

具体的，同组的每个智能电表的时间是同步的。每隔一定的时间，该组的每个智能电表会进行一次同步操作，以确保时间同步，从而保证每个智能电表在该时间在同一个ID序列中。

S300：对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥；

具体的当所述同组组密钥过期或怀疑被泄露时，重新分配该组的同组组密钥，以确保用户的隐私信息不被改组外的其他人所知。

S400：随着时间和/或同组组密钥的变化，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间；

具体的，函数f（key，time）有两个变量，即同组组密钥和时间。

随着时间的变化，例如时间间隔为1小时，函数f（key，time）也随时间的变化而变化，即函数f（key，time）开始生成不同的假名ID序列；

由于同组组密钥过期或怀疑被泄露时，会重新分配该组的同组组密钥，当重新分配该组的同组组密钥后，函数f（key，time）也随同组组密钥的变化而变化，即函数f（key，time）开始生成不同的假名ID序列。

S500：同组的每个智能电表根据所述假名ID序列更新自己的原始ID为假名ID；

S600：同组的每个智能电表用所述假名ID发送用户数据至一数据聚合器；

S700：所述数据聚合器聚合所述用户数据后发送至能源供应商。

此时，能源供应商只知道用户数据的总和而不知道每个用户数据，同时，假名ID序列和原始ID序列的联系是动态变化的，因此很难被能源供应商或敌手所获知，有效地保护了用户的隐私。

【实施例1】

假设同组的智能电表的个数为3，即ID号为1，2，3；则ID序列为 $\left[\begin{array}{c}1\\ 2\\ 3\end{array}\right]$ 而ID序列还有可能是 $\left[\begin{array}{c}1\\ 3\\ 2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}2\\ 1\\ 3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}2\\ 3\\ 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}3\\ 1\\ 2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}3\\ 2\\ 1\end{array}\right]$

也就是说，函数f(key,time)有6个不同的值，即

$f(\mathrm{key},\mathrm{time})=\left[\begin{array}{c}1\\ 2\\ 3\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}1\\ 3\\ 2\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}2\\ 1\\ 3\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}2\\ 3\\ 1\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}3\\ 1\\ 2\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}3\\ 2\\ 1\end{array}\right]$

函数f(key,time)随着时间和同组组密钥的不同而变化。假设时间为12:00，函数f(key,time)生成的假名ID序列为(3,1,2)。智能电表（SM）在发送用户数据时在自己的数据包中使用假名ID，即SM1、SM2、SM3的数据包中的ID将分别为3、1、2。对能源供应商而言，SM1发送用户数据时用的是SM3的ID，SM2发送用户数据时用的是SM1的ID，SM3发送用户数据时用的是SM2的ID。如此，组内智能电表的总用户数据没有改变，同时，能源供应商也不知道每个智能电表真实的用户数据。

通过上述机构的结合，智能电表通过用假名ID发送用户数据至数据聚合器，所述数据聚合器聚合用户数据后发送至能源供应商，能源供应商只得到了用户数据的总和。由于能源供应商不知道智能电表的原始ID，因此能源供应商不能将用户数据和用户信息相联系，从而用户的隐私得以受到保护。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能电网中基于假名的数据发送方法，其特征在于，包括：

若干个智能电表收集用户数据；

对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列；

对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥；

随着时间和/或同组组密钥的变化，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间；

同组的每个智能电表根据所述假名ID序列更新自己的原始ID为假名ID；

同组的每个智能电表用所述假名ID发送用户数据至一数据聚合器；

所述数据聚合器聚合所述用户数据后发送至能源供应商。

2.根据权利要求1所述的智能电网中基于假名的数据发送方法，其特征在于，在对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列的步骤中，同组的每个智能电表的时间是同步的。

3.根据权利要求1所述的智能电网中基于假名的数据发送方法，其特征在于，在对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥的步骤中，当所述同组组密钥过期或怀疑被泄露时，重新分配该组的同组组密钥。

4.根据权利要求3所述的智能电网中基于假名的数据发送方法，其特征在于，在随着时间和/或同组组密钥的变化，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间的步骤中，当重新分配同组组密钥后，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列。

5.一种智能电网中基于假名的数据发送系统，其特征在于，包括：

若干个智能电表，用于收集用户数据；

分组模块，用于对所述若干个智能电表进行分组，以形成若干个智能电表组；对每组的每个智能电表分别设定一个原始ID，所述原始ID形成一个原始ID序列；

分配密钥模块，用于对同组的每个智能电表分配一个同组组密钥；

重置模块，用于随着时间和/或同组组密钥的变化，将原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列，其中，key是同组组密钥，time是时间；

更新模块，用于同组的每个智能电表根据所述假名ID序列更新自己的原始ID为假名ID；

数据聚合器，用于接收同组的每个智能电表用假名ID发送的用户数据；能源供应商，用于接收所述数据聚合器聚合后的用户数据。

6.根据权利要求5所述的智能电网中基于假名的数据发送系统，其特征在于，在分组模块中，同组的每个智能电表的时间是同步的。

7.根据权利要求5所述的智能电网中基于假名的数据发送系统，其特征在于，分配密钥模块还用于，当所述同组组密钥过期或怀疑被泄露时，重新分配该组的同组组密钥。

8.根据权利要求7所述的智能电网中基于假名的数据发送系统，其特征在于，在重置模块中，当重新分配同组组密钥后，原始ID序列根据一函数f（key，time）生成假名ID序列。

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