[发明专利]一种基于区块链的智能电网轻量级隐私保护数据聚合方法

权利要求书

1.一种基于区块链的智能电网轻量级隐私保护数据聚合方法，其特征在于，对于包括智能电表SM_ij、边缘服务器ES_i、控制中心、可信任的第三方机构TA四个实体的智能电网系统，所述方法包括如下步骤：

S1：由可信任的第三方机构生成和分发系统中其他实体的参数信息；

S11、生成基于Paillier加密算法的公钥(N,g)和私钥(λ,μ)：

由TA选择安全加密参数k,k₀,l，通过运行gen(k)生成参数(q,P₀,G₁,G₂,e)，再生成两个长度为k₀的素数p₁,q₁,计算N＝p₁q₁，λ＝lcm(p₁-1,q₁-1),定义一个函数L(μ)＝(μ-1)/N，μ＝(L(g^λ mod N²))^-1mod N，选择生成元

S12、为边缘服务器选择私钥及加密函数：

TA选择一个超线性序列(g₁,g₂,...,g_n)，其中是素数，每个ES_i选择一个私钥x_i，其相应的公钥为y_i＝x_iP₀，选择加密哈希函数H₂:{0,1}^*→G；

S13、为智能电表选择密钥和安全哈希函数，建立属于智能电表的单向哈希链：

所述安全哈希函数为h:{0,1}^*→{0,1}^l，为ES_i随机选取一个数字t_i∈{0,1}^l作为其密钥，TA建立个单向哈希链其中每个单向哈希链的长度为w+1，其形式具体为h_{ij_w}∈{0,1}^l是随机选取的数字；

S14、生成智能电表和边缘服务器的限制参数：TA运行伪随机数生成器，为所有智能电表SM_ij随机的生成限制参数φ_ij∈Z_N,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,m_i，然后计算将其作为ES_i的限制参数，上述参数满足即其中β为整数系数；

S2：根据边缘服务器的硬件配置和网络稳定性指标，从所有边缘服务器中指定候选节点的名单，再由这些候选节点依据自身的状态，筛选出各个时刻负责记账的主节点轮换顺序，再将S1中生成的参数分配给系统中的其余实体；

S3：由智能电表收集用户的用电数据，生成用户报告并传送给负责该区域的边缘服务器；

S4：边缘服务器收集齐该区域的数据后，进行本地数据聚合，将结果上传到主节点；

S5：主节点收集齐数据后，进行全局数据聚合，将结果加入区块中，当区块被验证成功之后，将其加入至区块链；

S6：控制中心周期性的读取区块链中的存储信息并进行数据分析，然后再对系统进行实时调控。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的智能电网轻量级隐私保护数据聚合方法，其特征在于所述步骤S2包括以下步骤：

S21边缘服务器ES_i用来代表自己的计算资源状况并将其广播，来参与候选节点的竞争；

S22、边缘层中的边缘服务器收到其余的后，在网络上进行投票；

S23、TA对网络上的投票结果进行统计，选择出w个计算资源充足的边缘服务器作为候选节点，并将结果Seq₁向候选节点广播；

S24、候选节点收集到信息后，相互协商，并向外广播一个主节点轮换顺序Seq₂；

S25、TA将S1中生成的参数和主节点轮换顺序Seq₂分配给系统中的各个实体。