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专利号: 2021115309770
申请人: 北方工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗异常数据且保隐私的数据聚合系统,其特征在于,包括系统模型和安全模型;

系统模型包括智能电表SM,聚合中心AC和云服务器CS;

智能电表SM:智能电表SM主要负责测量用户实时的用电数据,并将其安全地报告给聚合中心AC;

聚合中心AC:在智能电网系统中,聚合中心收集每个智能电表上传的用电信息,并对其进行聚合;当聚合过程结束后,聚合中心AC将聚合结果以及异常电表的伪身份信息一共发送给云服务器;

云服务器CS:云服务器CS负责对加密的聚合结果进行解密,从而得到真实的聚合结果,以便进行合理的生产决策以及电力分配;并且,云服务器CS根据异常电表的伪身份信息对其进行检查和维修。

2.根据权利要求1所述的一种抗异常数据且保隐私的数据聚合系统,其特征在于,所述的聚合中心AC:还用于判断加密的数据是否异常,并对异常数据进行过滤;还用于追踪异常数据的源头,即对报告异常数据的电表进行记录。

3.一种抗异常数据且保隐私的数据聚合方法,其特征在于,基于权利要求1或2所述的系统模型和安全模型,包括以下步骤:系统初始化、用户注册、电表加密数据、聚合中心聚合和过滤异常数据以及云服务器解密数据。

4.根据权利要求1所述的一种抗异常数据且保隐私的数据聚合方法,其特征在于,具体发包括以下步骤:

步骤1:系统初始化

云服务器CS生成两个随机的非奇异矩阵 并计算它们的逆矩阵 系统的公共参数可表示为

步骤2:用户注册

当智能电表SMi向云服务器CS注册时,云服务器CS为它生成一个随机数ri和一个伪身份信息PIDi;然后,云服务器CS通过一个安全通道把{PIDi,ri}发送给该智能电表;

步骤3:智能电表SMi加密用电数据xi首先根据用电数据xi构建矩阵 并对其进行相应的加密生成{HTi,1,HTi,2};后将密文{HTi,1,HTi,2}发送给聚合中心AC;

步骤4:聚合中心AC进行聚合和过滤聚合中心AC根据正常数据的临界值q生成矩阵 并对其进行相应的加密生成TT;使用智能电表SMi的报告数据{HTi,1,HTi,2}同生成的TT运算进行数据聚合,自动地过滤掉异常数据,进而得到聚合结果R′;并且,可以根据公式HTi,1TTHTi,2的结果,找到异常数据的来源,记录该智能电表的伪身份信息PIDab;最后,聚合中心将聚合结果R′以及异常数电表的伪身份信息{PIDab}发送给云服务器CS;

步骤5:云服务器CS解密

云服务器CS从聚合中心AC接收到聚合结果R′和异常电表的伪身份信息{PIDab}后,对数据进行解密,从而得到真实的聚合结果R以及异常电表的信息。