(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111634473.3 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 浙江工商大 学 地址 310018 浙江省杭州市钱塘区下沙高 教园区学正 街18号 (72)发明人 李暮琪　鲍海勇　 (74)专利代理 机构 杭州天欣专利事务所(普通 合伙) 33209 代理人 梁斌 (51)Int.Cl. G06Q 50/06(2012.01) G06Q 30/00(2012.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06F 21/62(2013.01)G06F 21/60(2013.01) G06F 21/31(2013.01) (54)发明名称 一种基于区块链的智能电网隐私保护及窃 电检测方法 (57)摘要 本发明提供一种基于区块链的智能 电网隐 私保护及窃电检测方法， 设计合理实用性强、 安 全、 高效。 本发明包括如下步骤： 1） 、 系统初始化； 2） 、 数据聚合请求； 3） 、 数据聚合请求回复； 4） 、 用 户报告生成； 5） 、 安全数据聚合； 6） 、 数据 聚合恢 复； 7） 、 控制中心 CC对用电数据进行检测和分析， 从而检测用户的窃电行为。 本发 明可以满足实际 应用中资源受限的智能电表， 实现智能电网通信 中的隐私保护和完整性保护， 利用安全、 高效、 可 溯源的用户群数据， 对用电数据进行分析检测用 户的用电行为， 实现对窃电行为的发现， 并对结 果进行安全传输 。 权利要求书4页 说明书11页 CN 114298862 A 2022.04.08 CN 114298862 A 1.一种基于区块链的智能电网隐私保护及窃电检测方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 1)、 系统初始化； 系统初始化由电网运营商P S负责执行， 包括如下步骤： (1)对于每一个时间间隔T1,PS从一个加密伪随机数发生器中选择一组n个随机整数Ri ＝{r1， r2， ...， rn}， 该加密伪随机数的范围为{0,1, …,d‑1}， 其中 Mi为用户SMi 的电量； (2)PS通过使用电表的伪随机数生成器随机生成了一个智能电表的伪身份PIDi和一个 用户的密钥ki， 并分配给用户SMi； 2)、 数据聚合请求； 在当前报告时间点tps， PS执行以下过程来发起数据聚合请求： (1)计算： 其中， 为智能电表的ID号， ri为加密的伪随机数 之一； (2)进行hash处 理： Hi＝h(Xi||ki||T1),Hps＝h(Kps||tps)； (3)PS导出信息： (X， H)＝{(X1， H1)||(X2， H2)||…||(Xn， Hn)}； (4)计算： R＝{(X， H)| |Hps||tps}； (5)将R发布给预选记账节点ZSM； 3)、 数据聚合请求回复； (1)在当前的报告时间点tZ1， 各预选记账节点ZSM接收R后， 验证tps和Hps， 防止重放攻击， 并进行PS身份认证； (2)进行hash处 理： Yi＝h(Xi||Hi||ki||tZ1)； (3)发送Yi给用户SMi； 4)、 用户报告生成； 在当前的报告时间点 每个用户SMi接收Yi后， 向ZSM报告当前测量的用户电量 值； 5)、 安全数据聚合； 在当前的报告时间点tZ 2， 各预选记账节点ZS M作为聚合节点接收用户报文 并执行以下步骤： (1)判断智能电表的伪身份PIDi是否属于PID数据集， 验证 和Hi， 防止重放攻击， 并进 行SMi身份认证； (2)计算： Z表示聚合的密文； (3)进行hash处 理： (4)各预选记账节点将Z发送给当前主节点， 主节点将聚合数据及报文记录到新产生的 区块中； (5)发送 给PS； 6)、 数据聚合恢复； 在当前的报告时间点tps1， PS接收 并执行以下步骤：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114298862 A 2(1)检验tZ2， PIDi， Di， 防止重放攻击， 进行ZSM和SMi身份认证； (2)对加密的伪随机数进行聚合： (3)进行解密： 得到最终聚合数据， 然后将获取的用电数据传送给控制中心C C； 7)、 控制中心C C对用电数据进行检测 和分析， 从而检测用户的窃电行为。 2.根据权利要求1所述的基于区块链的智能电网隐私保护及窃电检测方法， 其特征在 于： 所述的步骤4)的具体步骤为： (1)验证T1， tZ1， Hi和Xi， 防止重放攻击， 进行ZSM身份认证， 并确认信息传输正确； (2)计算： 得到ri； (3)计算： 密文Ci＝{Mi+ri mod d}； 进行hash处 理： (4)生成随机数N1； (5)进行hash处 理： Di＝h(PIDi||ki||N1)； (6)发布用户报文 给距离最近的预选记账节点ZSM； 用户报文 中包含当前测量的用户电量 值。 3.根据权利要求1所述的基于区块链的智能电网隐私保护及窃电检测方法， 其特征在 于： 所述的步骤6)之后还 包括以下步骤： 用户密钥更新和伪身份更新， 具体包括如下步骤： (a)伪身份生成和传输； 在报告时间点tps1， PS执行数据聚合恢复操作时， 生成新的伪身份 并执行以下步 骤： (1)进行hash处 理： (2)进行hash操作： (3)进行hash操作， 和异或操作： (4)进行hash操作： V1＝h(Kps||x)； (5)进行hash操作： V2＝h(T||y||ki)； (6)发送{x， y， V1， V2， tps1}给ZSM； (b)ZSM密钥更新； 在当前的报告时间点tz3， 新的ZSM接收{x， y， V1， V2， tps1}， 并执行以下步骤： (1)验证tps1， V1， 防止重放攻击， 并进行P S身份认证； (2)进行异或操作： (3)进行hash操作， 得到新的密钥： 保存 (4)发送{(y， V2， tz3)}给SMi； (c)用户密钥更新和伪身份更新； SMi接收{(y， V2， tz3)}， 并执行以下步骤： (1)验证tz3， V2， 防止重放攻击， 进行P S身份认证； (2)进行hash操作： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114298862 A 3