CN115935417A - 面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法 - Google Patents

Abstract

一种面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，包括如下步骤：构建综合能源服务系统拓扑模型；基于安全交易平台，对综合能源服务系统拓扑模型的用户以及综合能源服务商进行可信度量，获得可信用户和可信综合能源服务商；可信用户注册登入安全交易平台，安全交易平台获取所述可信用户的身份信息，并生成实名证书；基于公钥，加密实名证书，基于加密后的实名证书、公钥以及匿名标识，生成匿名证书；对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理；对脱敏后的用户隐私数据进行加密；计算用户信誉度积分，并制定销售策略；基于销售策略，生成订单并完成交易。对用户隐私数据进行加密脱敏，增加了交易过程的安全性，保护了用户的隐私。

Description

面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法

技术领域

本申请属于数据加密技术领域，具体涉及面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法。

背景技术

随着大数据、云计算、人工智能等技术与能源互联网的高度融合，能源供给和消费向着智能化发展，新一代的电力用户也开始呈现出多样化的需求。综合能源服务是在国内刚开始发展、有广阔前景的新业态，它标志着能源行业从产业链纵向延伸走向横向互联，从以产品为中心的服务模式转向以客户为中心的服务模式，成为实现国家能源革命的新兴市场力量。

数据是现今社会最基本的生产要素且只有流通起来才能发挥其价值，但是在流通过程中一些敏感型数据会存在泄露的风险。匿名证书这一技术可以很好的保护用户的身份，即使数据被截获，恶意第三方根据截获的数据上的签名对用户进行追踪，追踪到的也是一个虚假的用户。只有可信第三方才能够知道用户的真实身份，而外部机构想要知道用户的身份也只能通过可信第三方来追溯用户身份。

在综合能源系统中，存在许多用户，在信息传输过程中，会涉及到许多用户的身份信息，如果不对用户敏感信息加以保护，会造成用户重要身份信息的泄露，本发明结合实际情况设计了一种面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法。

发明内容

本申请提出一种面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，对用户隐私数据进行加密脱敏，增加了交易过程的安全性，保护了用户的隐私。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，包括如下步骤：

构建综合能源服务系统拓扑模型；

基于安全交易平台，对所述综合能源服务系统拓扑模型的用户以及综合能源服务商进行可信度量，获得可信用户和可信综合能源服务商；

所述可信用户注册登入所述安全交易平台，所述安全交易平台获取所述可信用户的身份信息，并生成实名证书；

基于公钥，加密所述实名证书，基于加密后的实名证书、所述公钥以及匿名标识，生成匿名证书；

对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理；

基于所述匿名证书，对脱敏后的所述用户隐私数据进行加密，并上传至所述安全交易平台；

基于获得加密脱敏的所述用户隐私数据的所述安全交易平台，计算用户信誉度积分，并制定销售策略；

基于所述销售策略，生成订单并完成交易。

优选的，所述安全交易平台包括区块链、可信计算环境以及支持匿名证书生成的PKI系统；

所述区块链包括可信第三方CA。

优选的，所述实名证书的生成方法为：

所述安全交易平台的所述支持匿名证书生成的PKI系统获取所述可信用户的身份信息；

基于所述身份信息、实名证书公钥以及实名证书标识，所述可信第三方CA为所述可信用户生成所述实名证书。

优选的，所述匿名证书的生成方法为：

生成匿名公钥以及匿名标识；

使用所述可信第三方CA的公钥加密所述实名证书；

将所述匿名公钥、匿名标识以及加密后的所述实名证书上传至所述支持匿名证书生成的PKI系统，生成所述匿名证书。

优选的，对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理的方法为：

筛选出所述用户隐私数据中的敏感信息；

使用数据脱敏技术，将所述敏感信息转变为*；

其中，敏感信息包括名称类、地址类、证件类、联系类以及金融类；

所述名称类包括居民用户姓名、公司名称和编号；

所述地址类包括居民用户地址、工业用户地址和商业用于地址；

所述证件类包括居民用户身份证号、工业用户和商业用户绑定的身份证号；

所述联系类包括居民用户、工业用户和商业用户的联系电话；

所述金融类包括居民用户银行卡、工业用户和商业用户绑定的银行账户。

优选的，对所述脱敏后的用户隐私数据进行加密的方法为：

使用所述可信综合能源服务商的公钥对要上传的所述用户隐私数据进行加密，获得加密数据；

基于所述匿名私钥对所述加密数据进行签名；

将所述加密数据与所述签名上传至所述可信综合能源服务商；

基于所述匿名公钥验证所述签名，使用所述可信综合能源服务商的私钥解密所述加密数据，获得数据明文。

优选的，制定所述销售策略的方法为：

基于综合能源服务系统，获取用户用电量，并上传至所述安全交易平台；

基于所述安全交易平台的所述区块链，获取所述用户信誉度积分；

制定规则，对所述用户信誉度积分以及所述用户用电量进行分类；

将分类结果上传至所述综合能源服务系统，制定所述销售策略。

优选的，划分所述用户信誉度积分的等级：

用户信誉度积分≤a时，为低；

a＜用户信誉度积分≤b时，为一般；

用户信誉度积分＞b时，为高；

划分所述用户用电量的等级：

用户用电量＞c千瓦时每月，为大；

用户用电量≤c千瓦时每月，为小。

本申请的有益效果为：(1)本发明在最大程度保证用户的隐私不会被泄露的情况下，综合能源服务商还能够通过可信第三方追溯到用户的身份，但是，在数据传输过程中如果数据被窃取由于数据经过了脱敏处理且使用的是匿名证书进行签名，获取信息的恶意用户也不能通过数据追踪到用户身份也不能得到用户身份信息。(2)本发明设计的综合能源服务系统拓扑图结构简单易懂，信息齐全，将综合能源服务系统最简化，能够很清晰的看出信息流、业务流和能量流的走向，看出系统各部分之间具体的业务交互类型。(3)本发明设计的售能策略制定方案是根据用户自身的具体情况进行量身定做的，避免不同类型的用户使用同一套相同的售能策略，能够一定程度的细化用户售能策略，保证用户对于售能价格和售能方案的满意程度。本申请具有广阔的推广空间和使用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例综合能源服务系统拓扑模型示意图；

图2为本申请实施例综合能源服务交易过程中的隐私保护流程；

图3为本申请实施例销售方案制定流程。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

实施例：

一种面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，包括如下步骤：

构建综合能源服务系统拓扑模型；

基于安全交易平台，对综合能源服务系统拓扑模型的用户以及综合能源服务商进行可信度量，获得可信用户和可信综合能源服务商；

可信用户注册登入安全交易平台，安全交易平台获取可信用户的身份信息，并生成实名证书；

基于公钥，加密实名证书，基于加密后的实名证书、公钥以及匿名标识，生成匿名证书；

对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理；

基于匿名证书，对脱敏后的用户隐私数据进行加密，并上传至安全交易平台；

基于获得加密脱敏的用户隐私数据的所述安全交易平台，计算用户信誉度积分，并制定销售策略；

基于销售策略，生成订单并完成交易。

具体的，构建综合能源服务系统拓扑模型；如图1所示，构建的综合能源服务系统拓扑模型包括：发电厂、用户US、负荷、综合能源服务商IES、能量流、信息流、业务流以及服务类别。

本发明所描述的综合能源服务系统拓扑模型描绘了电能从发电厂发出，经综合能源服务商分配到各类用户的过程，着重表现了在传输过程中信息流和业务流的走向。综合能源服务商以能源消费用户的业务需求为抓手，直接帮助用户管理多种用能需求并提供市政接驳服务、分布式能源资源解决方案、节能方案、能源账单管理以及其他能源相关服务，为用户降低综合能源成本提供高质量的专业服务；模型将用户分为四种类型：工业用户、商业用户、微网用户和居民用户，各类用户与综合能源服务商之间，以及微网用户与居民用户之间所进行的业务类型分为以下六种。①供电业务：综合能源服务公司包括电网和民营售电公司，电网和售电公司制定购电政策，将电能出售给各类用户；②设备维护：各类用户向综合能源服务商提出设备维修服务请求并支付相应费用；③能效检测：各类用户向综合能源申请能效检测，通过能效检测，生成耗能报告；④节能设计：针对生成的检测报告进行相应的节能设计，推荐节能设备制定节能方案；⑤数据交易：在电能交易过程中会产生相应的交易数据，分为可交易有价值的数据和本地留存数据，各类用户将可供交易的数据上传到综合能源服务商，发挥其存在价值，方便综合能源服务商调整下一阶段的能量调度策略，居民用户也可将数据上传至微网用户，便于微网用户制定相应的供能调整；⑥分布式能源服务：存在于微网用户与居民用户之间，微网用户与综合能源服务商之间，为其提供能源服务。

安全交易平台包括区块链、可信计算环境以及支持匿名证书生成的PKI系统；区块链包括可信第三方CA。

具体的，本发明所用到的安全交易平台具有数据脱敏、加密和隐私保护等功能，包括区块链、可信计算环境和支持匿名证书生成的PKI系统三个主要部件，其中区块链主要用来分布式存储数据，包括用户身份索引信息、数据HASH值等，可信计算环境能够保证整个交易环境的可信保证交易环境不受外界攻击，支持匿名证书生成的PKI系统比原始PKI系统多增加了一个PCA(隐私CA)机构能够生成匿名身份证书和实名身份证书，还能够对匿名身份证书进行追踪，使匿名身份证书和实名身份证书产生一一对应的绑定关系，保证用户隐私数据不泄露的情况下还能追溯到用户的真实身份。

本发明设计的综合能源服务系统安全交易过程如下

步骤一：基于安全交易平台，对综合能源服务系统拓扑模型的用户以及综合能源服务商进行可信度量，获得可信用户和可信综合能源服务商；

具体的，使用安全交易平台内的可信计算环境对接入的用户和综合能源服务商进行度量，确保接入的用户都是可信的，同时保证整个交易过程处在可信的环境中进行，确保不会受到外来攻击。

步骤二：可信用户注册登入安全交易平台，安全交易平台获取可信用户的身份信息，并生成实名证书；实名证书的生成方法为：

安全交易平台的支持匿名证书生成的PKI系统获取可信用户的身份信息；

基于身份信息、实名证书公钥以及实名证书标识，可信第三方CA为所述可信用户生成实名证书。

具体的，用户身份注册或登入，用户在进行身份注册时，要向平台提供身份信息，平台根据用户的身份信息生成一个身份证书(实名证书)，存储在区块链的可信第三方CA中。

步骤三：基于公钥，加密实名证书，基于加密后的实名证书、公钥以及匿名标识，生成匿名证书；

具体的，匿名证书的生成方法为：

生成匿名公钥以及匿名标识；

使用所述可信第三方CA的公钥加密所述实名证书；

将所述匿名公钥、匿名标识以及加密后的所述实名证书上传至所述支持匿名证书生成的PKI系统，生成所述匿名证书。

产生能够保障用户隐私安全的匿名证书：

(1)在用户向支持匿名证书生成的PKI系统提交了身份信息之后，系统中的CA机构会为用户U_i生成一个实名证书Cert_i，该实名证书中包括用户U_i的身份信息，用户的实名证书公钥PK_i，实名证书标识ID_i。

(2)用户生成一对匿名的公钥APK_i和匿名私钥ASK_i，匿名标识AID_i，使用CA自己的公钥来加密用户的实名证书，即

将上述公钥APK_i、标识AID_i和加密后的实名证书Cert_i'上传至PCA中，让其生成一个匿名证书ACert_i。

(3)CA建立实名证书标识与匿名证书标识之间的一一对应关系，即AID_i→ID_i。

对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理；

具体的，对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理的方法为：

筛选出用户隐私数据中的敏感信息；

使用数据脱敏技术，将敏感信息转变为*；

其中，敏感信息包括名称类、地址类、证件类、联系类以及金融类；

名称类包括居民用户姓名、公司名称和编号；

地址类包括居民用户地址、工业用户地址和商业用于地址；

证件类包括居民用户身份证号、工业用户和商业用户绑定的身份证号；

联系类包括居民用户、工业用户和商业用户的联系电话；

金融类包括居民用户银行卡、工业用户和商业用户绑定的银行账户。

用户与综合能源服务商之间传输的交易信息会包括一些用户的身份信息，为了更好的保护用户的隐私信息，在数据传输之前对用户要传输的数据进行脱敏处理，用户交易过程中的敏感信息如表1所示：

表1敏感信息

用户在进行数据加密之前，平台首先筛选出表1中所描述的敏感信息选项，使用数据脱敏技术将上述信息转变为*，转变完成之后再对数据进行加密上传。

基于匿名证书，对脱敏后的用户隐私数据进行加密，并上传至安全交易平台；

具体的，对脱敏后的用户隐私数据进行加密的方法为：

使用可信综合能源服务商的公钥对要上传的所述用户隐私数据进行加密，获得加密数据；

基于匿名私钥对所述加密数据进行签名；

将加密数据与所述签名上传至可信综合能源服务商；

基于匿名公钥验证签名，使用可信综合能源服务商的私钥解密加密数据，获得数据明文。具体步骤如下：

(1)使用综合能源服务商的公钥PK对要上传的数据m进行加密，即：

M＝f_PK(m)

(2)使用用户i的匿名私钥对加密数据M进行签名，即：

(3)将加密数据M和签名sign一起上传到综合能源服务商，在综合能源服务商侧利用用户匿名公钥APK_i验证签名，用综合能源服务商自己的私钥解密数据得到数据明文：

验证签名：

则证明签名有效

数据解密：m＝d_sk(M)

具体的，如图2所示：

1.数据安全交易平台(即安全交易平台)：(a)可信度量用户端(用户端包括用户1、用户2....用户n)；(b)可信度量综合能源服务商；

2.用户注册或登入数据安全交易平台；

3.数据安全交易平台为每个用户生成身份证书(即实名证书)；

4.数据安全交易平台将用户身份证书转换成匿名证书；

5.数据安全交易平台将数据脱敏；

6.数据安全交易平台使用用户匿名证书私钥对脱敏后的数据进行签名，使用综合能源服务商公钥对脱敏后的数据加密；

7.用户端将经加密签名后的数据上传至数据安全交易平台；

8.数据安全交易平台将加密签名后的数据上传至综合能源服务商；

9.综合能源服务商利用用户匿名公钥和综合能源服务商私钥对数据进行解密。

步骤四：基于获得加密脱敏的用户隐私数据的所述安全交易平台，计算用户信誉度积分，并制定销售策略；

本发明计了一种基于能源交易成功数据量的激励机制，用来计算用户的信誉度，利用综合能源服务系统计算出的用户用电量信息和从区块链中获取的信誉度积分对用户进行分类，将分类结果上传到综合能源服务系统用于方案制定，具体流程图如图3所示：

制定销售策略的方法为：

基于综合能源服务系统，获取用户用电量，并上传至安全交易平台；

基于安全交易平台的区块链，获取用户信誉度积分；

制定规则，对用户信誉度积分以及用户用电量进行分类；

将分类结果上传至综合能源服务系统，制定销售策略。

划分用户信誉度积分的等级：

用户信誉度积分≤a时，为低；

a＜用户信誉度积分≤b时，为一般；

用户信誉度积分＞b时，为高；

划分所述用户用电量的等级：

用户用电量＞c千瓦时每月，为大；

用户用电量≤c千瓦时每月，为小。

具体流程如下：

(1)综合能源服务系统进行用户用电量计算后的数据上传至数据交易平台，开始整个服务流程；

(2)平台接收到用电量信息，获取到区块链中所存储的用户信誉度积分信息；

(3)以用户信誉度积分(C)和用户用电量(P)信息为标准进行分类，并制定相应售能规则，具体实现如下：

将用户信誉度积分C和用电量P划分等级，即C(低/C≤a，一般/a<C≤b，高/C>b)，P(大/>c千瓦时每月，小/≤c千瓦时每月)，具体对应策略制定如表2所示：

表2策略制定表

信誉度积分计算：当用户交易成功数据的数据量x在0～AGB时，信誉度积分从b算起；当数据量在A～Y GB时，信誉度积分从d算起；当数据量在Y GB以上时，信誉度积分从e算起(其中Y>A且b<d<e)。进行信誉度积分的S计算，计算公式为:

S＝S+b×x(0≤x≤A)；

S＝S+b×x+(x-A)×d(A＜x≤Y)；

S＝S+b×x+(x-A)×d+(x-A-Y)×e(x＞Y)；

当出现由于用户自身的原因导致交易不成功数据时，例如：在能量进行传输后临时取消订单、提醒缴费过后还未进行支付等会扣除用户的信誉度积分。信誉度积分扣除规则如下：

用户原因导致交易未成功数据量n在0～A GB时，信誉度积分以b为单位下降；当数据量在A～Y GB时，信誉度积分以d为单位下降：当数据量在Y GB以上时，信誉度积分以e为单位下降，计算公式为：

S＝S-b×n(0≤n≤A)；

S＝S-b×n-(n-A)×d(A＜n≤Y)；

S＝S-b×n-(n-A)×d-(n-A-Y)×e(n＞Y)；

步骤五：基于销售策略，生成订单并完成交易。

以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

构建综合能源服务系统拓扑模型；

基于安全交易平台，对所述综合能源服务系统拓扑模型的用户以及综合能源服务商进行可信度量，获得可信用户和可信综合能源服务商；

所述可信用户注册登入所述安全交易平台，所述安全交易平台获取所述可信用户的身份信息，并生成实名证书；

基于公钥，加密所述实名证书，基于加密后的实名证书、所述公钥以及匿名标识，生成匿名证书；

对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理；

基于所述匿名证书，对脱敏后的所述用户隐私数据进行加密，并上传至所述安全交易平台；

基于获得加密脱敏的所述用户隐私数据的所述安全交易平台，计算用户信誉度积分，并制定销售策略；

基于所述销售策略，生成订单并完成交易。

2.根据权利要求1所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，

所述安全交易平台包括区块链、可信计算环境以及支持匿名证书生成的PKI系统；

所述区块链包括可信第三方CA。

3.根据权利要求2所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，所述实名证书的生成方法为：

所述安全交易平台的所述支持匿名证书生成的PKI系统获取所述可信用户的身份信息；

基于所述身份信息、实名证书公钥以及实名证书标识，所述可信第三方CA为所述可信用户生成所述实名证书。

4.根据权利要求3所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，所述匿名证书的生成方法为：

生成匿名公钥以及匿名标识；

使用所述可信第三方CA的公钥加密所述实名证书；

将所述匿名公钥、匿名标识以及加密后的所述实名证书上传至所述支持匿名证书生成的PKI系统，生成所述匿名证书。

5.根据权利要求1所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，对要上传的用户隐私数据进行脱敏处理的方法为：

筛选出所述用户隐私数据中的敏感信息；

使用数据脱敏技术，将所述敏感信息转变为*；

其中，敏感信息包括名称类、地址类、证件类、联系类以及金融类；

所述名称类包括居民用户姓名、公司名称和编号；

所述地址类包括居民用户地址、工业用户地址和商业用于地址；

所述证件类包括居民用户身份证号、工业用户和商业用户绑定的身份证号；

所述联系类包括居民用户、工业用户和商业用户的联系电话；

所述金融类包括居民用户银行卡、工业用户和商业用户绑定的银行账户。

6.根据权利要求3所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，对所述脱敏后的用户隐私数据进行加密的方法为：

使用所述可信综合能源服务商的公钥对要上传的所述用户隐私数据进行加密，获得加密数据；

基于所述匿名私钥对所述加密数据进行签名；

将所述加密数据与所述签名上传至所述可信综合能源服务商；

基于所述匿名公钥验证所述签名，使用所述可信综合能源服务商的私钥解密所述加密数据，获得数据明文。

7.根据权利要求2所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，制定所述销售策略的方法为：

基于综合能源服务系统，获取用户用电量，并上传至所述安全交易平台；

基于所述安全交易平台的所述区块链，获取所述用户信誉度积分；

制定规则，对所述用户信誉度积分以及所述用户用电量进行分类；

将分类结果上传至所述综合能源服务系统，制定所述销售策略。

8.根据权利要求7所述面向综合能源服务系统安全交易过程的隐私保护方法，其特征在于，

划分所述用户信誉度积分的等级：

用户信誉度积分≤a时，为低；

a＜用户信誉度积分≤b时，为一般；

用户信誉度积分＞b时，为高；

划分所述用户用电量的等级：

用户用电量＞c千瓦时每月，为大；

用户用电量≤c千瓦时每月，为小。

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