1.一种基于区块链的轻量级安全智能电网通信方法，其特征在于该方法基于智能电网通信系统应用场景，由可信权威负责管理和分配系统中所有其他实体的秘密信息；由控制中心负责集成、处理和分析小区网络中所有用户的周期性时间序列用电量数据，提供综合、可靠的智能服务；根据地理相近原则，控制中心将小区网络中所有用户U＝{U1,U2,…,Un}分为w个聚集{CL1,CL2,…,CLw}，其中w是系统参数，w的取值根据系统整体拓扑结构以及n的规模确定；在每一个聚集 中，控制中心根据硬件配置、操作环境、通信可靠性等指标，从感知节点集合N＝{N1,N2,…,NN}或用户集合U＝{U1,U2,…,UN}中动态优选记账节点，并形成记账节点子集 用于在各数据汇报时间点确定记账主节点，以验证通信数据的完整性，并生成新的区块及更新区块链，从而提高系统的执行效率并确保系统安全；由网关连接控制中心和小区网络，负责对各用户提交的用电量数据进行聚合以及在各用户和控制中心间转发通信数据；由智能电网小区网络中的n个感知节点N＝{N1,N2,…,Nn}或用户U＝{U1,U2,…,Un}，负责实时采集用电量数据，并通过网关汇报给控制中心，具体步骤如下：(1)系统初始化阶段

可信权威执行以下操作，进行系统初始化：

1)选择两个安全大素数p和q，满足q|(p‑1)，生成阶为q的循环群G，且群G上的离散对数问题是困难的,在计算上不可行，选择群G的生成元* *

2)选择密码学意义安全的哈希函数H1，H2和H3，其中H1:{0,1} →G，H2:{0,1} →G，

3)随机选择n个 满足 并将每一个zi分别分发给各用户Ui，其中，i＝1,2,…,n；

4)随机选择n个 和 计算 以及

将ui和vi分别分发给每一用户Ui，其中，xi和Yi分别为用户Ui的私钥和公钥，i＝1,2,…,n；

5)最后，每个用户Ui获得并保密，网关GW获得并保密s，控制中心获得并保密 系统的公开信息为，以及Yi，其中，i＝1,2,…,n；

(2)安全数据收集阶段

在数据汇报时间点tτ，聚集CLi中的各用户Ui∈CLi执行以下操作：

1)各用户Ui∈CLi计算 其中，mi为用户Ui当前的汇报用电量；选择 计算

以及si＝ki+xiH3(ci||ri||tτ||Yi)mod q；

2)各用户Ui∈CLi将发送给聚集CLi中的其他用户；

3)当各用户Uj≠i∈CLi接收到以后，通过计算验证用户Ui∈CLi数字签名的正确性；

(3)记账节点选择阶段

控制中心从记帐节点集合 中选择对应当前tτ的集合元素 轮流担当聚集CLi中对应当前记账时间的记帐主节点；

(4)新区块生成阶段

区块链块体聚集CLi中的记账主节点 执行以下操作，将对应当前tτ的聚集CLi中所有用户Ui∈CLi的用电量信息封装成新的区块，并将新区块添加到区块链中：

1)计算

2)形成新的区块记录数据域信息

3)在Merkle树中自底而上计算并记录聚集CLi中所有用户Ui∈CLi的用电量数据密文散列值；

4)将包含聚集CLi中所有用户用电量密文散列值的Merkle树根、当前时戳tτ、前一个区块的散列值、当前记账主节点 区块数据域信息 等记录到区块头中；

5)将新区块发布给所有其他用户，用于区块确认；

(5)区块验证阶段

在接收到新区块后，聚集CLi中各用户节点Ui∈CLi执行以下操作：

1)验证新区块记录的准确性和真实性；

2)如果新区块记录有效，用户Ui∈CLi将新区块同步添加到本地数据集的区块链上；

3)当收到所有节点的确认信息后，记账主节点 将聚集CLi中对应当前汇报时间点tτ的聚合用电量密文 发送给网关；

(6)数据聚合阶段

在汇报时间点tτ，当接收到全部w个记账主节点的聚合用电量密文CCLi后，网关执行以下操作，进行安全数据聚合：

1)计算

2)将CGW发送给控制中心；

(7)聚合数据恢复阶段

在汇报时间点tτ，当接收到CGW以后，控制中心执行以下操作，恢复聚合用电量：

1)根据掌握的秘密信息 计算

2)计算CCC基于H1(tτ)为底的对数，从而获得所有用户的聚合用电量(8)决策支持阶段

控制中心接收到用电量统计信息后，对电网全域历史及实时用电量数据进行安全分析，绘制及预测用电量变化趋势图，根据用户的细粒度用电数据进行动态定价，为用户用电行为规划提供决策支持；

所述轻量级安全智能电网通信方法所采用的通信系统包括：可信权威：负责管理和分配系统中所有其他实体的秘密信息，其具有高可信度及超强的计算能力；

控制中心：负责集成、处理和分析小区网络中所有用户的周期性时间序列用电量数据，提供综合、可靠的智能服务；根据地理相近原则，控制中心将小区网络中所有用户U＝{U1,U2,…,Un}分为w个聚集{CL1,CL2,…,CLw},其中w是系统参数，w的取值根据系统整体拓扑结构以及n的规模确定；在每一个聚集 中，控制中心根据硬件配置、操作环境、通信可靠性等指标，从感知节点集合N＝{N1,N2,…,NN}或用户集合U＝{U1,U2,…,UN}中动态优选记账节点，并形成记账节点子集 用于在各数据汇报时间点确定记账主节点，以验证通信数据的完整性，并生成新的区块及更新区块链，从而提高系统的执行效率并确保系统安全；

网关：用于连接控制中心和小区网络，负责对各用户提交的用电量数据进行聚合以及在各用户和控制中心间转发通信数据；

感知节点：智能电网小区网络中共有n个感知节点N＝{N1,N2,…,Nn}或用户U＝{U1,U2,…,Un}，负责实时采集用电量数据，并通过网关汇报给控制中心；

该通信系统还包括：

(1)系统初始化模块

1)可信权威设计满足 代数关系的各用户秘密信息生成与分发技术，用于在各用户的汇报数据中嵌入盲化信息，对用户数据进行非线性高效混杂，有效保证通信机密性的方法；

2)可信权威通过选择n个 计算 及 并分别配置成网关及控制中心的秘密信息，对智能电网相关实体进行权限设置及安全管理的技术，用于严格防止各系统实体单独或合谋非法获取用户隐私的方法；其中，p和q为安全大素数，满足q|(p‑1)；

3)利用区块链的分布式账本、智能合约、非对称加密和授权技术，以及节点共识机制，创新了一种网络节点灵活、动态划分方法，可根据智能电网通信系统用户拓扑结构以及地理相近原则，对小区网络用户进行动态聚集划分，用于显著提升智能电网通信系统的安全性及实用性的方法；

(2)安全数据收集模块

1) 通过 小区网络 聚集 划分，聚集 CLi中 各用户U i∈CL i分别计 算对用户用电量数据进行分布式数据采集、安全同态加密，与自治式高效数据汇报的技术，有效保护用户隐私并保证通信数据机密性的方法；

2)聚集CLi中各用户Ui∈CLi通过选择 计算 及si＝ki+xiH3(ci||ri||tτ||Yi)mod q，对用户用电量数据进行类代理签名轻量级信息认证的技术，有效保证用户通信数据完整性，并对通信源实体身份进行安全认证的方法；

3)聚集CLi中各用户Uj≠i∈CLi通过计算并验证用户Ui∈CLi数字签名正确性的技术，用于基于智能电网网络节点群智式合作模式，通过聚集节点间的群体协作，充分利用零散计算资源，实现通信信息安全公平评估的方法；

(3)记账节点选择模块

1)由控制中心综合评估智能电网各感知节点的硬件配置、操作环境、通信可靠性等指标，动态优选记账节点集合 的技术，用于在各数据汇报时间点选择记账主节点的方法；

2)控制中心在各数据汇报时间点tτ，从记账节点集合 中依次选择集合元素 轮流担当聚集CLi中对应当前记账时间记帐主节点的技术，用于生成新的区块及更新区块链，确保智能电网系统信息交换安全，并显著提升通信效率的方法；

(4)新区块生成模块

1)在区块头中记录当前时戳tτ、包含聚集CLi中所有用户用电量密文散列值的Merkle树根、前一区块散列值、当前记账主节点 聚集CLi中的当前聚合用电量密文等信息的技术，用于确保通信数据的安全性与可追踪性的方法；

2)基于Merkle树的散列存储及信息认证技术，记帐主节点 自底而上计算并记录聚集CLi中所有用户Ui∈CLi的用电量密文散列值的方法；

3)在数据汇报时间点，记帐主节点安全封装包含当前及历史用户用电量数据密文及统计信息的区块数据结构，并设计节点共识机制及基于节点群体模式检查与验证新生成区块信息的技术，用于确保通信数据安全性与可追踪性的方法；

4)设计新区块记录信息的生成与发布技术，用于记帐主节点将新区块发布给聚集CLi中所有其他用户进行区块确认，并将当前汇报时间点tτ聚集CLi中所有用户的聚合用电量信息添加到区块链的方法；

(5)区块验证模块

1)基于节点共识机制，聚集CLi中各用户Ui∈CLi验证新区块记录的准确性和真实性的方法；

2)设计新区块记录有效性验证机制，用于聚集CLi中各用户将新区块同步添加到本地数据集中区块链的方法；

3)基于节点共识机制，记账主节点 收到聚集CLi中所有用户的确认信息后，将当前汇报时间节点tτ聚集CLi中所有用户的聚合用电量安全发送给网关的方法；

(6)数据聚合模块

1)网关对智能电网感知网络中w个聚集CLi中所有n个感知节点的汇报密文数据进行高效聚合 的技术，用于提升智能电网通信系统数据传输效率的方法；

2)利用网关的秘密信息 对智能电网感知网络中w个聚集CLi中所有n个感知节点的聚合密文数据去除网关盲化信息的技术，有效提升智

能电网通信系统数据传输效率及保证通信机密性的方法；

(7)聚合数据恢复模块

1)利用控制中心的秘密信息 对智能电网感知网络中w个聚集CLi中所有n个感知节点的聚合密文数据去除控制中心盲化信息的技术有效保证智能电网通信

机密性及保护用户隐私的方法；

2)基于公开可计算信息H1(tτ)，计算离散对数的技术，从而获取所有用户的聚合用电量的方法；

(8)决策支持模块

基于区块链技术，控制中心接收到用电量统计信息后，对全域历史及实时用电量数据进行安全分析，绘制及预测用电变化趋势图，根据用户的细粒度用电数据进行动态定价，为用户用电行为规划提供决策支持的方法。