通过基于区块链的数据共享激励机制保障智能电网安全

智能电网利用从智能电表收集的数据来做出重要的运行决策。然而，它们易受虚假数据注入（FDI）攻击，即攻击者操纵电表数据以破坏电网运行。现有的FDI相关工作基于一种简单威胁模型，其中单一电网运营商可访问所有数据，且仅有部分电表可能被攻陷。我们的目标是在现实威胁模型下保障智能电网免受FDI攻击。为此，我们提出一种威胁模型，其中有多个运营商，每个仅拥有电网的部分视图，且每个都可能被完全攻陷。在此设定下，针对FDI的一种有效防御是运营商间共享数据。然而，此处的主要挑战在于激励数据共享。我们通过提出一种激励机制来解决该问题，该机制奖励上传数据的运营商，但若数据缺失或异常则予以惩罚。我们推导了形式化条件，在此条件下我们的激励机制可证明对为获利而隐瞒或歪曲测量数据的运营商是安全的。随后我们在私有区块链上实现了该数据共享方案，引入了若干克服区块链固有性能限制的优化。最后，我们进行了实验评估，表明我们的实现具有实用性能。