智能電表用戶隱私保護(hù)系統(tǒng)研究

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1、分類號______________________________密級______________________________ＵＤＣ______________________________編號______________________________全日制專業(yè)學(xué)位碩士論文智能電表用戶隱私保護(hù)系統(tǒng)研究學(xué)位申請人：陳誠學(xué)科專業(yè)：電氣工程校內(nèi)指導(dǎo)教師：張利華副教授校外指導(dǎo)教師：答辯日期：獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不

2、包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人簽名_______________日期____________關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解華東交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定，本論文無保密內(nèi)容。學(xué)生本人簽名日期校內(nèi)導(dǎo)師簽名日期校

3、外導(dǎo)師簽名日期摘要智能電表用戶表隱私保護(hù)系統(tǒng)研究摘要傳統(tǒng)電網(wǎng)存在一定的局限性，導(dǎo)致電能管理的不善和能量的濫用。隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和對傳統(tǒng)電力行業(yè)的滲透，各國家和電力公司紛紛提出了新電網(wǎng)的概念：智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)設(shè)計目標(biāo)是能夠為用戶提供高可靠性、高安全性、高效率和高清潔環(huán)保的電力能源，改善國家能源結(jié)構(gòu)，推動能源可持續(xù)發(fā)展。智能電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)電網(wǎng)的本質(zhì)特征是電力流和通信流的雙向性，通常認(rèn)為智能電網(wǎng)實現(xiàn)的第一步是高級量測體系（AMI）的部署，而在高級量測體系中智能電表和智能終端占有核心地位。新技術(shù)的產(chǎn)生往往也伴隨著新的問題，隨著

4、智能設(shè)備的大量部署，網(wǎng)絡(luò)界限進(jìn)一步向用戶側(cè)靠攏，用戶側(cè)信息安全問題將會更加突出。在這些安全威脅中用戶隱私信息泄露問題尤其值得關(guān)注。通過對用戶用電數(shù)據(jù)的分析，可以獲得用戶生活習(xí)慣和基本家庭信息，甚至嚴(yán)重的可以獲得與用戶賬戶相關(guān)系的信息，這些信息一旦被不法分子利用，將會產(chǎn)生極大的危害。本文基于用戶隱私泄露的問題展開研究，通過對前人方案的分析，提出了一個新的智能電表隱私保護(hù)方案，并設(shè)計了一款密碼協(xié)處理器可以更好的應(yīng)用于隱私保護(hù)場合，最后在密碼協(xié)處理器中進(jìn)行方案模擬。本文主要取得了以下研究成果：（1）對智能電網(wǎng)概念及其中存在的智能電表用戶隱私

5、泄露問題進(jìn)行分析，對當(dāng)前存在的智能電表隱私保護(hù)方案進(jìn)行了總結(jié)、歸納并分析了優(yōu)缺點。通過對智能電表存在攻擊類型分析，提出了智能電表用戶隱私保護(hù)需要滿足的安全需求。這些安全需求主要包括：匿名性、不可否認(rèn)性、前向安全性、可追蹤性、不可鏈接性等。同時分析當(dāng)前存在的智能電表隱私保護(hù)模型中各參與方以及各自的職責(zé)界定。（2）分析了前人群簽名方案，指出該方案在應(yīng)用于智能電表隱私保護(hù)中存在簽名被打開后，改簽名者的前期簽名將會失去匿名性的問題。因此設(shè)計了使用公共證書和群中分組匿名驗證的方案，新設(shè)計的方案很好的解決了以上問題，同時能夠滿足當(dāng)前所有的智能電表

6、安全需求。新用戶隱私保護(hù)方案是基于橢圓曲線困難問題設(shè)計的，也避開了雙線性對的使用，在同等安全下，其計算量和通信量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)存方案。（3）密碼算法的硬件實現(xiàn)有著軟件實現(xiàn)無法比擬的優(yōu)勢，本文基于FPGA設(shè)計實現(xiàn)了一款通用型密碼協(xié)處理器，該處理器可實現(xiàn)對稱密碼算法SM4、哈希算法SM3和橢圓曲線標(biāo)量乘KP運(yùn)算。協(xié)處理器設(shè)計中采用了局部動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，通過微處理器向CPLD配置芯片發(fā)送控制信號，從而控制FPGA配置流文件的動態(tài)加載。通過驗證，該密碼協(xié)處理器實現(xiàn)了預(yù)設(shè)功能。（4）在設(shè)計的密碼協(xié)處理器之上構(gòu)建了智能電表用戶隱私保護(hù)系統(tǒng)模擬。該系

7、統(tǒng)I摘要中密碼協(xié)處理器通過串口與上位機(jī)通信，將本文設(shè)計的隱私保護(hù)方案各個階段模擬實現(xiàn)進(jìn)行通信，最后驗證得出正確結(jié)論。關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)，隱私保護(hù)，群簽名，可重構(gòu)技術(shù)，密碼協(xié)處理器IIAbstractTHERESEARCHOFSMARTMETERINGPRIVACYPRESERVINGSYSTEMABSTRACTThe?limitation?to?the?traditional?grid?leads?to?poor?management?and?abuse?of?power.With?the?development?of?computer

8、?technology?and?communication?technology?and?the?infiltration?of?traditional?electric?power?industry，different