基于智能电网的安全密钥共享算法

顾伟，沈剑，任勇军

基于智能电网的安全密钥共享算法

顾伟1，沈剑2，任勇军1

（1. 南京信息工程大学计算机与软件学院，江苏 南京 210044 2. 南京信息工程大学研究生院，江苏 南京 210044）

针对多数密钥建立协议存在中间参数泄露和私钥泄露问题，提出新的公钥共享的对称加密（PKS-SE）算法，进而维护智能电表与服务商间通信的安全。PKS-SE算法以双线性映射、超奇异曲线为基础，构建智能电表与服务商通信的通信密钥，避免密钥托管问题。同时，PKS-SE算法减少了认证过程中交互的消息数，进而控制了PKS-SE算法的通信成本和运算成本。仿真结果表明，所提PKS-SE算法有效地实现了公钥共享。

智能电网安全；密钥建立；密钥托管；通信成本；运算成本

1 引言

为了克服传统电网的不足，如单向通信、机电结构和集中管理[1]，智能电网（SG，smart grid）应运而生。SG便捷了电力的控制和管理。在SG中，电力所与用户间存在信息和电力两项流量。例如，智能电表（SM，smart meter）收集用户的消费数据，并向服务商（SP，service provider）传输消息。反之，服务商也向SM传输消息。

借助于双向通信机制，通过优化电力管理和便捷消费数据的收集，SG提高了电力资源的利用率[2]。此外，需求响应或需求侧管理（DSM，demand-side management）是革新的SG的基本要求[3-4]。而收集用户消费数据是DSM技术的基本作用[5]。然而，用户向服务商发送消耗数据可能泄露用户的隐私[6]。此外，众多网络攻击（如伪装攻击、重放攻击、中间人攻击）扰乱了消息的交互[7]。为了防御网络攻击，SG需采用有效的安全策略。

为了维护SM与服务商间数字通信链路的安全，通常采用对称密钥算法，然而，对称密钥算法需在两个通信实体间分享公密钥。……