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申请/专利权人：国网福建省电力有限公司;国网福建省电力有限公司信息通信分公司

摘要：本发明提出一种基于同态加密的能源大数据安全系统，针对智能电网对电力调度和隐私保护的需求，设计了多密钥同态加密运算协议，以及基于同态加密的能源大数据安全聚合和智能调度系统。系统架构基于边缘服务模型，包含多个以边缘服务器为中心的边缘服务域来进行用电需求的采集、验证和汇聚，然后各边缘服务域将汇聚数据提交给能源需求响应中心以制定电力调度方案。在数据的传输、验证和汇聚过程中，利用同态加密算法进行数据处理，保证用户的隐私信息不会泄露给边缘服务器和外部攻击者，同时利用设计的多密钥同态加密运算协议，实现不同储能单元的用电数据的协同计算和处理。

主权项：1.一种基于同态加密的能源大数据安全系统，其特征在于，包括：一个能源需求响应中心DRC、一个计算服务器CSP和多个边缘服务域ESD；每个所述边缘服务域ESD包含一组储能单元SU和一个边缘服务器ES进行信息聚合；所述计算服务器CSP提供计算服务，并可与边缘服务ES交互进行运算；所述边缘服务域用于进行用电需求的采集、验证和汇聚，各边缘服务域汇聚数据提交给能源需求响应中心，用以制定电力调度方案；在数据的传输、验证和汇聚过程中，利用多密钥同态加密运算协议进行数据处理，以保证用户的隐私信息不会泄露给边缘服务器和外部攻击者；以及利用所述多密钥同态加密运算协议进行不同储能单元的用电数据的协同计算和处理；所述多密钥同态加密运算协议包括：多密钥同态加法协议、多密钥同态乘法协议、多密钥同态小于或等于比较协议以及多密钥同态范围比较协议，用于在能源大数据系统中实现隐私保护的数据协同处理、安全聚合和智能调度；所述多密钥同态加法协议SAD用于对使用不同公钥加密的同态密文进行同态加密运算：输入两个同态加密数据和算法输出其中表示用公钥pkA加密消息m1的同态密文，表示用公钥pkB加密消息m2的同态密文，表示用公钥pkΣ加密消息m1+m2的同态密文：步骤A1@ES：选择随机数r1,r2∈ZN，计算使用部分强私钥SK1＝λ1计算并将X,Y,X',Y'发送给CSP；步骤A2@CSP：使用部分强私钥SK2＝λ2计算Z＝X”+Y”；使用公钥pkΣ加密Z得到同态密文并将其发送给ES；步骤A3@ES：计算R＝r1+r2，使用公钥pkΣ加密R得到并计多密钥同态乘法协议SMD用于对使用不同公钥加密的同态密文进行同态加密运算：输入两个同态加密数据和算法输出其中表示用公钥pkΣ加密消息m1·m2的同态密文：步骤B1@ES：选择随机数r1,r2,s1,s2∈ZN，计算使用部分强私钥SK1＝λ1计算并将X,Y,S,T,X',Y',S',T'发送给CSP；步骤B2@CSP：使用部分强私钥SK2＝λ2计算使用公钥pkΣ加密z,S”,T”得到同态密文并将其发送给ES；其中，z＝m1+r1m2+r2；步骤B3@ES：计算并计算所述多密钥同态小于或等于比较协议SLE用于对使用不同公钥加密的同态密文进行同态比较运算：输入两个同态加密数据和如果m1≤m2，算法输出如果m1＞m2，算法输出步骤C1@ES：计算选择随机数r1,r2∈ZN，使其满足和步骤C2@ESCSP：ES随机掷硬币s∈{0,1}；ES和CSP执行以下计算：如果s＝1，计算如果s＝0，计算ES计算并把l,l'发送给CSP；步骤C3@CSP：使用部分强私钥SK2＝λ2计算如果CSP令u'＝0，否则u'＝1；CSP利用公钥pkΣ加密u'并将发送给ES；步骤C4@ES：ES接收到后，如果s＝1，ES令否则ES计算并令如果u*＝s*＝1，表示m1≤m2；如果u*＝s*＝0，表示m1＞m2；所述多密钥同态范围比较协议SRT用于对使用不同公钥加密的同态密文进行同态比较运算：类型一SRT1：输入两个同态加密数据和如果m1≤z＜m2，算法输出否则，算法输出ES和CSP执行以下计算：如果m1≤z，则u1＝1；如果m2＞z，则u2＝0，u3＝1；如果m1≤z＜m2，则s*＝u1·u3＝1；否则，s*＝0；类型二SRT2：输入两个同态加密数据和如果m1≤z≤m2，算法输出否则，算法输出ES和CSP执行以下计算：如果m1≤z，则u1＝1；如果z≤m2，则u2＝1；如果m1≤z≤m2，则s*＝u1·u2＝1；否则，s*＝0；SRT1算法的调用表达式为SRT2算法的调用表达式为

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