5G智能电网中具有隐私保护的电力注入系统

doi:10.3969/j.issn.1671-1122.2018.12.012

信息网络安全 ›› 2018, Vol. 18 ›› Issue (12): 87-92.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2018.12.012

5G智能电网中具有隐私保护的电力注入系统

李梁¹, 张应辉^1,², 邓恺鑫¹(), 张甜甜¹

1.西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室,陕西西安 710121
2.卫士通摩石实验室,北京 100070

收稿日期:2018-08-15 出版日期:2018-12-20 发布日期:2020-05-11
作者简介:
作者简介：李梁（1981—）,男,陕西,工程师,硕士,主要研究方向为计算机应用;张应辉(1985—),男,陕西,副教授,博士,主要研究方向为无线网络安全与云计算安全;邓恺鑫(1994—),男,陕西,硕士研究生,主要研究方向为无线网络安全与智能电网;张甜甜(1996—),女,山西,硕士研究生,主要研究方向为无线网络安全与云存储安全。
基金资助:
国家重点研发计划[2017YFB0802000];国家自然科学基金[61772418, 61402366];西安邮电大学西邮新星团队支持计划[2016-02]

Privacy-aware Power Injection in 5G Smart Grid

Liang LI¹, Yinghui ZHANG^1,², Kaixin DENG¹(), Tiantian ZHANG¹

1. National Engineering Laboratory for Wireless Security, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an Shannxi 710121, China;
2. Westone Cryptologic Research Center, Beijing 100070, China

Received:2018-08-15 Online:2018-12-20 Published:2020-05-11

摘要/Abstract

摘要：

为了解决5G智能电网中电力回收的安全性与隐私保护问题，文章提出了基于V2G（Vehicle-to-Grid）的具有隐私保护的5G智能电网电力注入系统。在用电高峰期，当电力公司通过V2G的聚合网关发出电力回收请求后，电动汽车等电能存储单元采用Paillier加密体制和Diffie-Hellman密钥协商技术，对不同时隙的电力注入份额进行隐藏和聚合后发送给聚合网关。聚合网关对所有电能存储单元的电力注入数据进一步聚合并发送给电力公司。电力公司利用自己的私钥对聚合数据进行解密得到各个时隙所回收的总电量数据。安全性分析表明，该系统不但可以保护电能存储单元的隐私，而且可以实现注入数据的机密性和完整性。效率分析表明，该系统可显著降低计算复杂度，提高通信效率。

关键词: 5G, 智能电网, 隐私保护, 电力注入, 认证

Abstract:

To address the security and privacy protection issues of power collection in 5G smart grid, a privacy-aware power injection system is proposed based on V2G (Vehicle-to-Grid) for 5G smart grid. During peak hours, the power utility sends a power collection request through aggregation gateways in V2G. Power storage units such as electric vehicles encrypt and aggregate power bids of different time slots based on Paillier cryptosystem and Diffie-Hellman key agreement. Aggregation gateways further aggregate the power data of all power storage units and send the result to the power utility. The power utility decrypts the aggregated data based on secret keys to get the number of power collected in different time slots. Security analysis indicates that the proposed system not only protects privacy of power storage units, but also realizes confidentiality and integrity of injection data. Efficiency analysis indicates that the proposed system significantly reduces the computation complexity and improves the communication efficiency.

Key words: 5G, smart grid, privacy protection, power injection, authentication

中图分类号:

TP309

李梁, 张应辉, 邓恺鑫, 张甜甜. 5G智能电网中具有隐私保护的电力注入系统[J]. 信息网络安全, 2018, 18(12): 87-92.

Liang LI, Yinghui ZHANG, Kaixin DENG, Tiantian ZHANG. Privacy-aware Power Injection in 5G Smart Grid[J]. Netinfo Security, 2018, 18(12): 87-92.

图/表 3

参考文献 16

[1]	VALSERA-NARANJO E, SUMPER A, LLORET-GALLEGO P, et al. Electrical vehicles: State of Art and Issues for Their Connection to the Network[EB/OL].,2018-3-15.
[2]	CHAN C, CHAN K.Modern Electric Vehicle Technology[M]. New York: Oxford University Press, 2001.
[3]	LIU C,FAN J, BRANCH J, LEUNG K.Toward QoI and Energy-efficiency in Internet-of-Things Sensory Environments[J]. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, 2014, 2(4): 473-487.
[4]	TONYALI S, CAKMAK O, AKKAYA K, et al.Secure Data Obfuscation Scheme to Enable Privacy-preserving State Estimation in Smart Grid AMI Networks[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2016, 3(5): 709-719.
[5]	YANG Zhenyu, YU Shucheng, LOU Wenjing, et al.Privacy-preserving Communication and Precise Reward Architecture for V2G Networks in Smart Grid[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2011, 2(4): 697-706.
[6]	WANG Huaqun, QIN Bo, WU Qianhong, et al.TPP: Traceable Privacy-preserving Communication and Precise Reward for Vehicle-to-grid Networks in Smart Grids[J]. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, 2015, 10(11): 2340-2351.
[7]	MAHMOUD M, SAPUTRO N, AKULA P.Privacy-preserving Power Injection over a Hybrid AMI/LTE Smart Grid Network[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2017, 4(4): 870-880.
[8]	ZHANG Yinghui, ZHAO Jiangfan, ZHENG Dong.Efficient and Privacy-aware Power Injection over AMI and Smart Grid Slice in Future 5G Networks[J]. Mobile Information Systems, 2017(6): 1-11.
[9]	ZHANG Ping, TAO Yunzheng, ZHANG Zhi.Survey of Several Key Technologies for 5G[J]. Communications, 2016, 37(7):15-29.
	张平,陶运铮,张治. 5G若干关键技术评述[J]. 通信学报,2016,37(7):15-29.
[10]	YOU Xiaohu, PAN Zhiwen, GAO Xiqi, et al.5G Mobile Communication Development Trend and Several Key Technologies[J]. SCIENTIA SINICA Informationis, 2014(5): 551-563.
	尤肖虎,潘志文,高西奇,等. 5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 中国科学:信息科学, 2014(5):551-563.
[11]	PAILLIER P.Public-key Cryptosystems Based on Composite Degree Residuosity Classes[C] //Springer. EUROCRYPT’99 Proceedings of the 17th International Conference on Theory and Application of Cryptographic Techniques, May 2-6,1999,Prague,Czech Republic.Berlin: Springer, 1999: 223-238.
[12]	ZHENG Dong, ZHAO Qinglan, ZHANG Yinghui.A Brief Overview on Cryptography[J]. Xi’an University of Posts and Telecommunications, 2013, 18(6): 1-10.
	郑东,赵庆兰,张应辉. 密码学综述[J]. 西安邮电大学学报, 2013,18(6):1-10.
[13]	DODIS Y, KANUKURTHI BKATZ J, et al.Robust Fuzzy Extractors and Authenticated Key Agreement from Close Secrets[J]. IEEE Transactions on Information Teroy, 2012, 58(9): 6207-6222.
[14]	XIA Xu, ZHU Xuetian, XING Yanxia, et al.Network Slicing Makes 5G Multi-scene Applications Possible[J]. Telecom World, 2017(27): 48-49.
	夏旭,朱雪田,邢燕霞,等. 网络切片让5G多场景应用成为可能[J]. 通信世界, 2017(27):48-49.
[15]	KEMPTON W, TOMIC J.Vehicle-to-grid Power Fundamentals: Calculating Capacity and Net Revenue[J]. Power Sources, 2005, 144(1): 268-279.
[16]	XIA Zhuoqun, ZHAO Lei, WANG Jing, et al.Research on a Privacy Protection Method for Power Users Based on Virtual Ring Architecture[J]. Netinfo Security, 2018, 18(2): 48-53.
	夏卓群, 赵磊, 王静,等. 一种基于虚拟环架构的电力用户隐私保护方法研究[J]. 信息网络安全, 2018, 18(2): 48-53.

5G智能电网中具有隐私保护的电力注入系统

Privacy-aware Power Injection in 5G Smart Grid

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 3

参考文献 16

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘晓芬, 陈晓峰, 连桂仁, 林崧. 基于d级单粒子的可认证多方量子秘密共享协议[J]. 信息网络安全, 2020, 20(3): 51-55.
[2]	侯林, 冯达, 玄鹏开, 周福才. 基于认证树的外包数据库连接查询验证方案[J]. 信息网络安全, 2020, 20(2): 91-97.
[3]	唐春明, 林旭慧. 隐私保护集合交集计算协议[J]. 信息网络安全, 2020, 20(1): 9-15.
[4]	董威, 李永刚. 基于复杂网络的智能电网网络攻击影响分析研究[J]. 信息网络安全, 2020, 20(1): 52-60.
[5]	胡蝶, 马东堂, 龚旻, 马召. 一种基于PUF的物理层安全认证方法[J]. 信息网络安全, 2020, 20(1): 61-66.
[6]	汪金苗, 王国威, 王梅, 朱瑞瑾. 面向雾计算的隐私保护与访问控制方法[J]. 信息网络安全, 2019, 19(9): 41-45.
[7]	张富友, 王琼霄, 宋利. 基于生物特征识别的统一身份认证系统研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(9): 86-90.
[8]	郝文江, 林云. 互联网企业社会责任现状与启示研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(9): 130-133.
[9]	刘玉岭, 唐云善, 张琦, 李枫. 电力调度自动化软件安全态势评估方法[J]. 信息网络安全, 2019, 19(8): 15-21.
[10]	周权, 许舒美, 杨宁滨. 一种基于ABGS的智能电网隐私保护方案[J]. 信息网络安全, 2019, 19(7): 25-30.
[11]	侯林, 李明洁, 徐剑, 周福才. 基于变长认证跳表的分布式动态数据持有证明模型[J]. 信息网络安全, 2019, 19(7): 67-74.
[12]	亢保元, 颉明明, 司林. 基于生物识别技术的多云服务器认证方案研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(6): 45-52.
[13]	李怡霖, 闫峥, 谢皓萌. 车载自组织网络的隐私保护综述[J]. 信息网络安全, 2019, 19(4): 63-72.
[14]	傅彦铭, 李振铎. 基于拉普拉斯机制的差分隐私保护k-means++聚类算法研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(2): 43-52.
[15]	陈瑞滢, 陈泽茂, 王浩. 工业控制系统安全监控协议的设计与优化研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(2): 60-69.