基于霧計算的智能電網安全與隱私保護數據聚合研究

張朋偉 易 群 曾勇剛 湯春龍

(江西交通職業技術學院機電工程系，江西 南昌 330013)

智能電網的使用越來越廣泛，促進了社會經濟的發展，所以智能電網無疑是有好處的，但是智能電網也是有弊端的，那就是信息安全的問題，因為智能電網是有信息網絡這個技術的，用戶的信息會在電網里，那么就會有泄露信息的風險。

基于上面所述的問題，我們可以知道信息安全是多么重要，而智能電網現如今建設的重點也是關于如何確保信息安全，為了確保在數據傳輸過程中信息不會泄露，智能電網提出了解決方案，一般的安全問題有兩種，分別是智能電表的數據安全問題和智能電表的身份安全問題。關于身份信息安全，可以從用戶的身份分配這個方面考慮，還有就是可以通過不同區域的要相互認證來解決，相當于有了雙層保護，降低了信息泄露的風險；至于數據信息安全，則必須保證用戶的數據是機密和完整的，加強管理不讓數據丟失或是泄露。智能電網解決這些隱患后，必然會越來越好，這也讓人們的生活更加方便。

1 威脅模型

1.1 智能電網的應用威脅

當前城鎮化建設也在不斷推進，城市與農村的距離在不斷縮短，而智能電網就是在這樣的情境下產生的，并且智能電網的產生取締了傳統電網的存在，智能電網相當于傳統電網的升級版，在傳統電網所能夠提供的作用基礎之上，融入了信息網絡技術，使得家庭用戶都能夠更加積極地管理日常能源消耗的情況，并且盡可能地為供電公司提供更多的參考信息。智能電網給人們的日常生活帶來了種種益處，智能電網的存在也使人們生活的隱患在不斷加大，人們必須應對智能電網所帶來的問題，并且對智能電網的使用隱患進行分析。在進行數據傳輸的過程中，非法攻擊者就可以通過竊取數據來掌握人們的生活隱私，并且還可以通過篡改數據給供應商造成巨大損失，這是信息網絡技術所帶來的不便，也是信息網絡技術所帶來的安全隱患問題。但毫無疑問的是，在建設智能電網的過程中，最重要的部分就是信息安全的構建，信息技術是由于時代的發展而產生的，而信息技術的應用也是為了貼合時代的發展，所以雖然在信息技術的應用過程中也發現了很多應用的弊端，但為了能夠得到更好地發展，我們必須面對信息技術所帶來的問題，并且加強信息安全的構建，加強信息安全構建能夠有助于抵御在傳輸智能電表數據的過程中可能造成隱私泄露的問題，而智能電網隱私保護通常專注于2個方向，一是智能電表身份安全隱患，二是智能電表數據安全隱患。

1.2 竊聽者竊聽通信鏈路的威脅

竊聽者通常可以通過各種形式竊聽用戶的隱私，而通過智能電網，竊聽者可以通過竊聽通信鏈路的方式竊聽更多的用戶數據，因此對于用戶而言，這是一個巨大的存在隱患，也為了保護用戶的隱私安全，智能電網應該保證在通信鏈路中以密文的方式傳輸數據，而不顯示出數據的明文。并且智能電表和電力服務機構所收到的解密密鑰也只能是由秘密通道鎖傳輸的，要保證密鑰通道的絕對保密性。而智能電表也并不會通過云節點或是霧節點傳送解密密鑰，因此，竊聽者也就無法從通信鏈路竊聽到更多的信息，即使竊聽到了也無法破解。

1.3 攻擊者主動攻擊的威脅

信息泄露除了可以通過被監聽這種方式，還可能是被人惡意攻擊網絡，或者是偽裝成用戶從注冊方面入手，破壞數據的完整性還有真實性。不過對于這個問題，也是有解決的辦法，那就是在用戶操作的時候，系統的云節點或是霧節點會先要用戶用密鑰來進行身份的認證，確保是合法的用戶才會傳輸數據，這樣就不會把數據傳給不法的實體。所以說，智能電網的安全系數還是不錯的，可以讓用戶放心使用。

2 安全分析與性能評估

2.1 隱私性

在上傳隱私數據時，無論是云節點還是霧節點，都是保密狀態，因此通過云節點或者霧節點其實是無法獲取到數據的真實信息的，而通過云節點又或是霧節點也無法竊聽到真實的內容，只能夠得到隱私數據的密文，而隱私數據的密文并不能使竊聽者獲取到有利信息。最后電力服務機構會將電量明文發送給霧節點，但是這時所接收的并不是單個用戶的用電量，而是總用戶的用電量，因此能夠在一定程度上減少云節點和霧節點的威脅。

2.2 完整性

在上傳數據之前，會由兩方一起進行一次密鑰協商，而如果上傳數據時，雙方所認證的密鑰不一致，那么就會造成身份認證失敗，另一方存在攻擊者偽裝的可能性，而通過這樣的方式，能夠避免出現攻擊者偽裝成功的情況出現，也能夠盡可能地保證數據的完整性。

2.3 機密性

一般來說網絡都是具有機密性的，用戶的隱私數據在不安全的鏈路中傳輸時是需要加密的，這樣可以防止別人惡意盜取數據，即使他人竊聽到了數據，因為是已經加密的，在沒有密文的情況下，是破譯不出來的，這樣就可以保護到用戶的數據；到最后的時候，電力公司的系統會把不同區域里的實時數據傳輸到云節點，傳輸回來的數據不是單個用戶的，是整個區域的電量數據，也不會讓用戶的隱私泄露。這種加密的手段就是網絡的機密性，讓盜取信息的人無法通過鏈路來獲取數據。

3 結語

綜上所述，因為在傳統電網上融入信息技術，構成智能電網，智能電網無疑是更加高級的電網形式，但是智能電網在給社會帶來巨大利益的同時，也給人們帶來了更大的使用隱患，而解決這些隱患，構建安全智能電網就是我們所需要努力的方向。雖然智能電網所帶來的風險性是非常巨大的，但是為了能夠不斷發展，智能電網所帶來的的風險是必須要承擔的。