基于數(shù)據(jù)可恢復(fù)的AMI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)聚合技術(shù)

佟為明，梁建權(quán)，李中偉，金顯吉

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及自動化學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引言

高級量測體系A(chǔ)MI（Advanced Metering Infrastructure）是智能電網(wǎng)發(fā)展的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并被視為電網(wǎng)智能化的第一步［1-3］。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSNs（Wireless Sensor Networks）是一種新興的無線通信技術(shù)，它在AMI中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于智能電表（IM）及其他智能設(shè)備中［4-6］。在AMI中，大量的信息通過WSNs進行采集、傳輸，從而提高了電網(wǎng)的感知能力和智能控制能力，給電網(wǎng)的發(fā)展、規(guī)劃和維護提供了可靠的信息支撐。

AMI需要保證電力消費與供應(yīng)數(shù)據(jù)的準確性，防止數(shù)據(jù)被篡改和竊電行為的發(fā)生。然而，由于傳感器節(jié)點資源受限的特點，用其傳輸大規(guī)模數(shù)據(jù)會占用較多的通信資源和內(nèi)存資源，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，給智能電網(wǎng)通信的準確性、實時性及安全性帶來不利的影響。為了減少網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸量、提高傳輸效率、延長網(wǎng)絡(luò)壽命，WSNs在正常工作時通常都會對采集的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)內(nèi)聚合處理，再將聚合后的數(shù)據(jù)發(fā)送至基站［7］。因此，為了保證AMI應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)在通信過程中的完整性和機密性，數(shù)據(jù)的隱私聚合技術(shù)應(yīng)運而生。

現(xiàn)有的在WSNs中應(yīng)用的安全數(shù)據(jù)聚合方案［8-12］基本上都是基于加法同態(tài)加密實現(xiàn)的，即最終解密所得的數(shù)據(jù)是所有采集數(shù)據(jù)的和，這顯然與AMI中的數(shù)據(jù)應(yīng)用不符。文獻［13-14］提出了數(shù)據(jù)可恢復(fù)的安全數(shù)據(jù)聚合方案，但是2個文獻中的方案都是基于橢圓曲線密碼ECC（Elliptic Curve Cryptography）實現(xiàn)的，在實現(xiàn)過程中需要將明文數(shù)據(jù)映射成橢圓曲線上的點，而在橢圓曲線上的點反映射回明文數(shù)據(jù)時需要暴力解決橢圓曲線離散對數(shù)問題，計算量非常大，這對資源受限的傳感器節(jié)點而言，實現(xiàn)非常困難。……