智能電網(wǎng)中的面向最鄰近查詢(xún)的隱私保護(hù)方法.pdf

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1、中圖分類(lèi)號(hào)：TP11文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095—641X(2016)11一O116—06DOI：1016543／j2095-641×electricpower．ict201611021智能電網(wǎng)中的面向最鄰近查詢(xún)的隱私保護(hù)方法楊晶國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，甘肅蘭州730050)摘要：智能電網(wǎng)建立了用戶(hù)和電力企業(yè)之間雙向信息的渠道。但細(xì)粒度的用電量采集，會(huì)暴露用戶(hù)的用電行為、生活行為、行蹤和偏好等隱私信息。隱私保護(hù)是智能電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展需要解決的重要問(wèn)題。目前隱私保護(hù)主要面向求和、平均值和方差等聚合操作

2、，無(wú)法應(yīng)對(duì)最鄰近查詢(xún)。文章探討面向最鄰近查詢(xún)的隱私保護(hù)方法，利用基于異或的同態(tài)加密函數(shù)和基于編碼比較的最小差值查詢(xún)。來(lái)設(shè)計(jì)最鄰近查詢(xún)的隱私保護(hù)。分析表明，基于異或的同態(tài)加密函數(shù)的最鄰近查詢(xún)的隱私保護(hù)方法具有較低的計(jì)算復(fù)雜度和通信開(kāi)銷(xiāo)，適用于計(jì)算能力有限和通信帶寬較小的智能電表節(jié)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：隱私保護(hù)；最鄰近查詢(xún)：智能電網(wǎng)電巡受火難性破叫為此北火、限制斜能電0引言喪使JI1，f止JIJ前需JtJf一簽汀隱私露情f5}1能【『i{J(SmartGrid)?現(xiàn)仃信息技術(shù)融入此斜能fUf息采集處理過(guò)的隱私護(hù)址}＼能統(tǒng)能f

3、JJI卅絡(luò)，仃的IlJ干¨rl丁觀，能解決咆網(wǎng)進(jìn)一少發(fā)腮需解決的嚶'11J?傳統(tǒng)I12．J皂幣lJJI1半低、Ji三、奠穩(wěn)分析【木1數(shù)曲I障教傳輸過(guò)lII的仉密，數(shù)難；同『Ilj‘給】能流的ll1t洲控，他J分i接收處方fI』】道數(shù)據(jù)的『lIfl=數(shù)JJIl隱新能源發(fā)電、分』ff1}f能系統(tǒng)的接入l他川大私j(luò)，1址他數(shù)撥收f(shuō)Il處理力道個(gè)數(shù)jlt值}Y能ILL、智能終端、智能家IUI'l"J披入，他能【的情卜，扶僻數(shù)據(jù)祭的統(tǒng)汁息，如求、r均『‘q訂夠●一Itj功的U努f‘，JI』『'，『】J‘L實(shí)時(shí)J值、方、山

4、：人／最小、最鄰近臺(tái)H爺能}乜晰f，Ik、If迮J、I能J-矗、[乜?jī)r(jià)I；羽IflU，合的隱私f護(hù)技土包括數(shù)扔J11I慚13-41、數(shù)火真(distorting)1~,51發(fā)排IU使』IJ；IU，J業(yè)I】‘以扶取川的細(xì)川【U、J；I{m0發(fā)，f幣『1f}f}I(Battery—based息，為提供多的增們J]『{紓LoadHiding，BLH)『l】，利Jtl數(shù)據(jù)銜脫隱能電●J’川廠和}乜，J、『之1議向信息私保護(hù)主‘宋川㈨態(tài)甯函數(shù)迎過(guò)JJfl或乘怠JJIJ的逝，改r人【?；铐?，攤“rJ}lJI效率，也．街?jǐn)?shù)脫

5、聚合操件(術(shù)f『I、半均fII_、廳差)的隱私保他濁分J窬扶取}、川消的1：幾火數(shù)護(hù)I7-S]，這同念『Jf1嶄數(shù)復(fù)雜發(fā)、汁}I火適瞍的JItIU采集，川rJ的JIJIU行為、合能力仃的智能電點(diǎn)．而兒幾法障最大／最，Ii．、行蹤們好等隱私價(jià)息這小儀會(huì)給川小他汁的隱私J’，I術(shù)·系列小良導(dǎo)斂個(gè)人財(cái)J：損火Jj至，卜命水義探討面向最鄰近臺(tái)嘞的隱私保}，J，利川基奠個(gè)受峨帥、，InIl‘}【】向f乜網(wǎng)fJ【滔逛f，jj百J‘能他r異或的忿加密數(shù)f¨編碼49L$，實(shí)現(xiàn)最鄰近查田墨巨匿eTRiCPOWERiCT?。一?一

6、?·??詢(xún)的隱私保護(hù)?；诋惢虻耐瑧B(tài)加密函數(shù)和編碼機(jī)量較高的短處，基于異或操作的同態(tài)加密被提出。fr,0的傳輸量和計(jì)算復(fù)雜度都較低，適用于計(jì)算和存其主要思想是通過(guò)特定方法為每個(gè)用戶(hù)生成密鑰，儲(chǔ)能力有限的智能電表節(jié)點(diǎn)。隨后將用戶(hù)數(shù)據(jù)與密鑰進(jìn)行異或操作得到加密數(shù)據(jù)，加密數(shù)據(jù)之間進(jìn)行異或得到的結(jié)果與原始數(shù)據(jù)1基于異或的同態(tài)加密函數(shù)之問(wèn)異或操作得到的結(jié)果一致。為了更好地描述其1．1異或操作過(guò)程，舉例如下：現(xiàn)有個(gè)用戶(hù)X．，X：，?X，獨(dú)立而均異或是一個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算符，經(jīng)常被用于進(jìn)行邏輯勻的選擇lit個(gè)二進(jìn)制位串S，S∈(0，

7、1)，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，上的運(yùn)算。異或操作只能用于整數(shù)之間，常用于二計(jì)算=Si和=S。_l'其中a、be，2，rood指取余進(jìn)制運(yùn)算。其運(yùn)算法則如下：如果A、B2個(gè)數(shù)值不運(yùn)算。將和分配給用戶(hù)X，將每個(gè)用戶(hù)分配到的同，則異或結(jié)果P為l；若相同，則異或結(jié)果P為0。和進(jìn)行異或，計(jì)算出每個(gè)用戶(hù)的密鑰k，再將每個(gè)異或具有的重要特點(diǎn)：0異或任何數(shù)等于任何數(shù)；1用戶(hù)的數(shù)據(jù)與其密鑰進(jìn)行異或加密得到加密數(shù)據(jù)。異或任何數(shù)等于任何數(shù)取反；任何數(shù)異或自己等于加密過(guò)程如下：把自己置0。j：1分酉己SI，S2E(x1)=l01=l0l02異或

8、操作簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中，根據(jù)其特i=2分酉S2，S3E(x2)=20庀2=_]c20203質(zhì)常應(yīng)用于：使二進(jìn)制串的某些特定位翻轉(zhuǎn)，將0變成1、1變成0；交換2個(gè)變量的數(shù)據(jù)，且不需要用i=n分酉己S，S1E(x)=0=00l第3個(gè)變量充當(dāng)臨時(shí)變量；在匯編語(yǔ)言中，常常利用解密過(guò)程如下：變量異或自己置0；快捷的判斷2個(gè)數(shù)據(jù)是否一致。將全部加密的用戶(hù)數(shù)據(jù)E(x)?．，E(x)進(jìn)行異除此之