面向运营公用事业的抗合谋隐私保护智能计量协议

现代电网已采用先进计量基础设施(AMI)以促进智能电表与控制中心之间的双向通信。这使得智能电表能够在预设时间间隔内向公用事业提供商报告消费值，用于包括需求平衡、负荷预测、动态计费和运营效率在内的多种目的。与传统电网相比，智能电网具有增强可靠性、提高能源效率和增加安全性等优势。然而，公用事业提供商可以通过分析细粒度读数并从这些时间序列数据中提取个人日常活动来损害用户隐私。为解决这一问题，我们提出了一种面向运营服务的抗合谋隐私保护智能计量聚合协议。我们的协议通过利用部分加法同态加密、聚合、数据扰动和数据最小化等技术来确保隐私。该方案利用Paillier密码系统的加法同态性质聚合扰动读数，为多种运营目的提供结果。我们从性能和隐私两个方面评估了该协议。计算、内存和通信开销均被考察。总执行时间（1024位密钥长度）约为2.21秒。我们还通过归一化条件熵(NCE)指标评估隐私。较高的NCE值（接近1）表示更强的隐私。通过增大噪声尺度，NCE值上升，表明扰动值保留了关于原始值的最少信息，从而降低风险。总体而言，评估证明了该协议在采用多种隐私保护技术的同时仍具有效率。