(19)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 202211006432.4 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 国电南瑞南京控制系统有限公司 地址 211106 江苏省南京市江宁经济技 术 开发区诚信大道19号2幢 申请人 国电南瑞科技股份有限公司 　 南瑞集团有限公司 　 国网电力科 学研究院有限公司 (72)发明人 陆震军　朱庆　张卫国　林慧婕　 郑红娟　张良　俞航　顾琳琳　 陈良亮　余洋　周材　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 董建林(51)Int.Cl. H04L 9/40(2022.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/08(2006.01) G06F 16/901(2019.01) G06F 17/10(2006.01) (54)发明名称 一种基于拉格朗日插值算法的智能 电网数 据聚合方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于拉格朗日插值算法 的智能电网数据聚合方法， 包括存储聚合数据的 数据存储库(DR)、 从数据存储库下载聚合数据的 用户(User)、 从多个智能电表聚合消息的网关 (Gateway)、 智能电表(SM)以及密钥分发中心 (KDC)五种实体， 为了避免智能电网中数据采集 过程中的网络拥塞， 使用聚合协议将来自多个智 能电表的消息聚合为一条短消息。 目前， 通过使 用同态加密算法很好地解决了隐私问题， 其中多 个智能电表使用相同的加密密钥加密不同的消 息， 还提出了一种新的智 能电网数据聚合协议， 由于智能电网数据聚合协议可以将多条消息聚 合为一条消息， 因此它非常轻量级， 本发明新设 计的智能电网数据聚合协议可以在智能电网环 境中实现安全和效率目标。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115514527 A 2022.12.23 CN 115514527 A 1.一种基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在于， 应用于智能电 网数据聚合系统， 所述智能电网数据聚合系统包括存储聚合数据的数据存储库DR、 从数据 存储库下载聚合数据的用户User、 从多个智能电表聚合消息的网关Gateway、 智能电表SM以 及密钥分发中心KDC； 所述方法包括秘钥分发过程和数据聚合过程， 其中： 在秘钥分发过程中， 秘钥分发中心运行拉格朗日插值算法来初始化智能电网数据聚合 协议的系统参数， 然后运行密钥生 成算法生成密钥并分发给智能电表、 网关和用户， 以保护 后续数据流； 在数据聚合过程中， 每个智能电表将向网关发送一条消息， 网关将所有消息聚合为一 条短信， 并从短信的多个签名中计算出相 应的签名， 将聚合消息发送到数据存储库进行存 储， 以供用户下 载聚合消息进行状态统计。 2.根据权利要求1所述的基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在 于， 在秘钥分发过程中， 秘钥分发中心通过密钥生成算法初始化智能电网数据聚合协议的 系统参数， 包括： 密钥分发中心生成一个具有随机生成器G和 λ位素 数阶p的群G； 密钥分发中心随机生成两个私钥ska、 skb∈Zp， 得到L(x)＝ska+skbxmodp， 其中L(x)为拉 格朗日插值函数， p为素数阶， Zp表示小于p的正整数， ska、 skb是拉格朗日插值函数的系数， 都是小于p的正整数； 密钥分发中心计算公钥 和 ， 其中g为群G的生成元， pka和pkb都 是群G上的元 素； 密钥分发中心得到私钥skKDC＝{ska,skb}和pkKDC＝{G,g,p,pka,pkb}。 3.根据权利要求2所述的基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在 于， 在秘钥分发过程中， 秘钥分发中心运行密钥生成算法为网关生成公钥和私钥， 包括： 密钥分发中心将聚合密钥计算为skGW＝ska+skbh(GW)∈Zp， 其中h:Zp→Zp是一个哈希函 数， GW为网关标识； 密钥分发中心计算相应的公钥， 4.根据权利要求3所述的基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在 于， 在秘钥分发过程中， 秘钥分发中心 运行密钥生成算法为为第i个智能电表 生成公钥和私 钥， 包括： 密钥分发中心将签名密钥计算为skSMi＝ska+skbh(SMi)∈Zp， 其中h:Zp →Zp是一个哈希 函数； 其次， 密钥分发中心计算相应的公钥 5.根据权利要求4所述的基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在 于， 在数据聚合过程中， 智能电表SMi 运行同态签名算法对消息mi进行签名， 包括： SMi随机生成ri∈Zp； SMi计算Ci1＝gri， 为签名参数1； SMi计算 g为群G的生成元， mi为消息体， skSMi为智能电表私钥， 为签权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115514527 A 2名参数2； SMi得到签名 τi＝{Ci1， Ci2}。 6.根据权利要求5所述的基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在 于， 在数据聚合过程中， 网关运行基于拉格朗日插值算法的签名机制来聚合消息集( η＝ {m1，…， mt})和相应的签名集( τ ＝{ τ1，…， τt})， 并从多个智能仪表聚合， 包括： 网关将消息聚合 为 网关计算 和 网关得到多个智能仪表的消息聚合体Ω＝{C1， C2}。 7.根据权利要求6所述的基于拉格朗日插值算法的智能电网数据聚合方法， 其特征在 于 ， 在收到聚合消息后 ， 用户使 用对应的 验证算法验证聚合签 名的正确性 ： 其中 为一个带有双参数 的哈希函数； 如果上述公式成立， 则此 算法返回True， 否则， 它将返回False。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115514527 A 3