基于霧計(jì)算的智能電網(wǎng)安全與隱私保護(hù)數(shù)據(jù)聚合研究

張朋偉 易 群 曾勇剛 湯春龍

(江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，江西 南昌 330013)

智能電網(wǎng)的使用越來(lái)越廣泛，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，所以智能電網(wǎng)無(wú)疑是有好處的，但是智能電網(wǎng)也是有弊端的，那就是信息安全的問(wèn)題，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)是有信息網(wǎng)絡(luò)這個(gè)技術(shù)的，用戶(hù)的信息會(huì)在電網(wǎng)里，那么就會(huì)有泄露信息的風(fēng)險(xiǎn)。

基于上面所述的問(wèn)題，我們可以知道信息安全是多么重要，而智能電網(wǎng)現(xiàn)如今建設(shè)的重點(diǎn)也是關(guān)于如何確保信息安全，為了確保在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中信息不會(huì)泄露，智能電網(wǎng)提出了解決方案，一般的安全問(wèn)題有兩種，分別是智能電表的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題和智能電表的身份安全問(wèn)題。關(guān)于身份信息安全，可以從用戶(hù)的身份分配這個(gè)方面考慮，還有就是可以通過(guò)不同區(qū)域的要相互認(rèn)證來(lái)解決，相當(dāng)于有了雙層保護(hù)，降低了信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)；至于數(shù)據(jù)信息安全，則必須保證用戶(hù)的數(shù)據(jù)是機(jī)密和完整的，加強(qiáng)管理不讓數(shù)據(jù)丟失或是泄露。智能電網(wǎng)解決這些隱患后，必然會(huì)越來(lái)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(wǎng)的應(yīng)用威脅

當(dāng)前城鎮(zhèn)化建設(shè)也在不斷推進(jìn)，城市與農(nóng)村的距離在不斷縮短，而智能電網(wǎng)就是在這樣的情境下產(chǎn)生的，并且智能電網(wǎng)的產(chǎn)生取締了傳統(tǒng)電網(wǎng)的存在，智能電網(wǎng)相當(dāng)于傳統(tǒng)電網(wǎng)的升級(jí)版，在傳統(tǒng)電網(wǎng)所能夠提供的作用基礎(chǔ)之上，融入了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得家庭用戶(hù)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(wǎng)給人們的日常生活帶來(lái)了種種益處，智能電網(wǎng)的存在也使人們生活的隱患在不斷加大，人們必須應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)所帶來(lái)的問(wèn)題，并且對(duì)智能電網(wǎng)的使用隱患進(jìn)行分析。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，非法攻擊者就可以通過(guò)竊取數(shù)據(jù)來(lái)掌握人們的生活隱私，并且還可以通過(guò)篡改數(shù)據(jù)給供應(yīng)商造成巨大損失，這是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所帶來(lái)的不便，也是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，在建設(shè)智能電網(wǎng)的過(guò)程中，最重要的部分就是信息安全的構(gòu)建，信息技術(shù)是由于時(shí)代的發(fā)展而產(chǎn)生的，而信息技術(shù)的應(yīng)用也是為了貼合時(shí)代的發(fā)展，所以雖然在信息技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了很多應(yīng)用的弊端，但為了能夠得到更好地發(fā)展，我們必須面對(duì)信息技術(shù)所帶來(lái)的問(wèn)題，并且加強(qiáng)信息安全的構(gòu)建，加強(qiáng)信息安全構(gòu)建能夠有助于抵御在傳輸智能電表數(shù)據(jù)的過(guò)程中可能造成隱私泄露的問(wèn)題，而智能電網(wǎng)隱私保護(hù)通常專(zhuān)注于2個(gè)方向，一是智能電表身份安全隱患，二是智能電表數(shù)據(jù)安全隱患。

1.2 竊聽(tīng)者竊聽(tīng)通信鏈路的威脅

竊聽(tīng)者通?？梢酝ㄟ^(guò)各種形式竊聽(tīng)用戶(hù)的隱私，而通過(guò)智能電網(wǎng)，竊聽(tīng)者可以通過(guò)竊聽(tīng)通信鏈路的方式竊聽(tīng)更多的用戶(hù)數(shù)據(jù)，因此對(duì)于用戶(hù)而言，這是一個(gè)巨大的存在隱患，也為了保護(hù)用戶(hù)的隱私安全，智能電網(wǎng)應(yīng)該保證在通信鏈路中以密文的方式傳輸數(shù)據(jù)，而不顯示出數(shù)據(jù)的明文。并且智能電表和電力服務(wù)機(jī)構(gòu)所收到的解密密鑰也只能是由秘密通道鎖傳輸?shù)?，要保證密鑰通道的絕對(duì)保密性。而智能電表也并不會(huì)通過(guò)云節(jié)點(diǎn)或是霧節(jié)點(diǎn)傳送解密密鑰，因此，竊聽(tīng)者也就無(wú)法從通信鏈路竊聽(tīng)到更多的信息，即使竊聽(tīng)到了也無(wú)法破解。

1.3 攻擊者主動(dòng)攻擊的威脅

信息泄露除了可以通過(guò)被監(jiān)聽(tīng)這種方式，還可能是被人惡意攻擊網(wǎng)絡(luò)，或者是偽裝成用戶(hù)從注冊(cè)方面入手，破壞數(shù)據(jù)的完整性還有真實(shí)性。不過(guò)對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，也是有解決的辦法，那就是在用戶(hù)操作的時(shí)候，系統(tǒng)的云節(jié)點(diǎn)或是霧節(jié)點(diǎn)會(huì)先要用戶(hù)用密鑰來(lái)進(jìn)行身份的認(rèn)證，確保是合法的用戶(hù)才會(huì)傳輸數(shù)據(jù)，這樣就不會(huì)把數(shù)據(jù)傳給不法的實(shí)體。所以說(shuō)，智能電網(wǎng)的安全系數(shù)還是不錯(cuò)的，可以讓用戶(hù)放心使用。

2 安全分析與性能評(píng)估

2.1 隱私性

在上傳隱私數(shù)據(jù)時(shí)，無(wú)論是云節(jié)點(diǎn)還是霧節(jié)點(diǎn)，都是保密狀態(tài)，因此通過(guò)云節(jié)點(diǎn)或者霧節(jié)點(diǎn)其實(shí)是無(wú)法獲取到數(shù)據(jù)的真實(shí)信息的，而通過(guò)云節(jié)點(diǎn)又或是霧節(jié)點(diǎn)也無(wú)法竊聽(tīng)到真實(shí)的內(nèi)容，只能夠得到隱私數(shù)據(jù)的密文，而隱私數(shù)據(jù)的密文并不能使竊聽(tīng)者獲取到有利信息。最后電力服務(wù)機(jī)構(gòu)會(huì)將電量明文發(fā)送給霧節(jié)點(diǎn)，但是這時(shí)所接收的并不是單個(gè)用戶(hù)的用電量，而是總用戶(hù)的用電量，因此能夠在一定程度上減少云節(jié)點(diǎn)和霧節(jié)點(diǎn)的威脅。

2.2 完整性

在上傳數(shù)據(jù)之前，會(huì)由兩方一起進(jìn)行一次密鑰協(xié)商，而如果上傳數(shù)據(jù)時(shí)，雙方所認(rèn)證的密鑰不一致，那么就會(huì)造成身份認(rèn)證失敗，另一方存在攻擊者偽裝的可能性，而通過(guò)這樣的方式，能夠避免出現(xiàn)攻擊者偽裝成功的情況出現(xiàn)，也能夠盡可能地保證數(shù)據(jù)的完整性。

2.3 機(jī)密性

一般來(lái)說(shuō)網(wǎng)絡(luò)都是具有機(jī)密性的，用戶(hù)的隱私數(shù)據(jù)在不安全的鏈路中傳輸時(shí)是需要加密的，這樣可以防止別人惡意盜取數(shù)據(jù)，即使他人竊聽(tīng)到了數(shù)據(jù)，因?yàn)槭且呀?jīng)加密的，在沒(méi)有密文的情況下，是破譯不出來(lái)的，這樣就可以保護(hù)到用戶(hù)的數(shù)據(jù)；到最后的時(shí)候，電力公司的系統(tǒng)會(huì)把不同區(qū)域里的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆乒?jié)點(diǎn)，傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)不是單個(gè)用戶(hù)的，是整個(gè)區(qū)域的電量數(shù)據(jù)，也不會(huì)讓用戶(hù)的隱私泄露。這種加密的手段就是網(wǎng)絡(luò)的機(jī)密性，讓盜取信息的人無(wú)法通過(guò)鏈路來(lái)獲取數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)電網(wǎng)上融入信息技術(shù)，構(gòu)成智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)無(wú)疑是更加高級(jí)的電網(wǎng)形式，但是智能電網(wǎng)在給社會(huì)帶來(lái)巨大利益的同時(shí)，也給人們帶來(lái)了更大的使用隱患，而解決這些隱患，構(gòu)建安全智能電網(wǎng)就是我們所需要努力的方向。雖然智能電網(wǎng)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)性是非常巨大的，但是為了能夠不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)所帶來(lái)的的風(fēng)險(xiǎn)是必須要承擔(dān)的。