一种智能电网中具有隐私保护的计费方法

摘要

本发明公开了一种智能电网中具有隐私保护的计费方法，包括以下步骤：智能电表实时记录用户使用的电量，采用同态加密的方法加密记录的数据，并将密文发送给聚合器。在一个时间段后，聚合器将收集到的关于某个用户使用电量的密文求和；然后解密密文，得到用户在该时间段使用电量总和的明文；最后聚合器将该明文发送给计费部门，计费部门计算得到该用户的用电费用。本发明中，除聚合器外，没有任何部门可以得到用户消耗的电量情况，而计费部门只知道用户在某一时间段内消耗电量的总和，并不知道其消费细节，最大限度上保证了用户信息的安全，有效防止了用户信息被偷窥。

主权项

一种智能电网中具有隐私保护的计费方法，其特征在于：该方法由智能电表实时记录用户使用的电量，采用同态加密的方法加密记录的数据，并将密文发送给聚合器；在一个时间段后，聚合器将收集到的关于某个用户使用电量的密文求和；然后解密密文，得到用户在该时间段使用电量总和的明文；最后聚合器将该明文发送给计费部门，计费部门计算得到该用户的用电费用；具体步骤如下：1)初始化阶段：假设1^k是一个安全参数，聚合器产生产生同态加密的公‑私钥对：KG(1^k)→(SK，PK)    (1)其中KG(1^k)是秘钥产生算法；该算法输入一个安全参数1^k，输出公私钥对(SK，RK)；2)数据读取阶段：智能电表实时读取用户消耗的电量P_i，并对其进行同态加密：CT_{i}＝HE(P_i，PK)，i＝1，2，...，N    (2)其中HE(P_i，PK)为同态加密的加密算法，该算法输入公钥PK和用户消耗的电量P_i，输出密文CT_{i}，智能电表将CT_{i}发送给聚合器；3)数据聚合阶段：在一个时间段后，聚合器对某个用户使用电量的密文求和：$\mathrm{CT}={\Sigma }_{i=1}^N{\mathrm{CT}}_i={\Sigma }_{I=1}^N\mathrm{HE}(P_i,\mathrm{ID},\mathrm{RK})=\mathrm{HE}({\Sigma }_{I=1}^N{P}_i,\mathrm{RK})---\left(3\right)$其中CT_i为用户在时刻i消耗电量的密文，CT为明文的密文；然后聚合器解密密文：$\mathrm{HD}(\mathrm{SK},\mathrm{CT})={\Sigma }_{I=1}^N{P}_i---\left(4\right)$其中HD(SK，CT)为同态加密的解密算法；该算法输入私钥SK和密文CT，输出相应的明文最后聚合器将该用户的电量消耗总和发送给计费部门；4)付费阶段：电力公司计算得到该用户的费用为：$C=\mathrm{CostCompt}\left({\Sigma }_{i=1}^N{P}_i\right)---\left(5\right)$其中为费用计算算法，该算法输入用电总量输出费用C。