一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统及方法技术方案

一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统及方法，具有实现隐私保护、安全高效等特点，能够保护电动汽车对电网V2G供需双方的隐私安全，通过使用短随机签名，电动汽车将电力需求以匿名方式发送到汇聚单元，汇聚单元将需求发送到区块链上，等待充电站在区块链上发送服务请求。匹配成功后，充电站使用短随机签名进行匿名身份认证。特别地，在发生争执时，可信权威TA可以追溯电动汽车/充电站。权威TA可以追溯电动汽车/充电站。权威TA可以追溯电动汽车/充电站。

【技术实现步骤摘要】
一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统及方法


[0001]本专利技术属于电网信息通信安全
，具体涉及一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统及方法。

技术介绍

[0002]智能电网是指根据自身的需求通过对各设备、组成部分进行调度和控制以达到系统最优化运行的现代电力系统，它在传统电网的输、配电基础设施基础上，高度集成了通信技术、信息技术、传感测量技术、自动控制技术而形成的新型电网智能电网拥有双向流动的信息流和电力流，是分布广泛的和高度自动化的电能供应网络，它能够根据自身需求实现对网络内各组成部分的调度和控制，实现了电网的智能化、透明化、自动化和可控性。
[0003]鉴于电动汽车(Electric vehicle，EV)在不久的将来的广泛使用，车辆对电网(Vehicle
‑
to
‑
Grid，V2G)系统被设想为智能电网的一个关键组件。V2G具体是指充电式电动车辆，例如纯电动车、插电式混合动力车或氢燃料电池车可以和输电网络通讯，有需求响应的服务，可能是将电力输送回电网，或是依电费调整其充电的速度。
[0004]目前现有智能电网中的V2G应用场景很少考虑隐私保护的需求。
[0005]现有技术文件1(CN11339516 A)公开了一种面向车联网的隐私保护身份认证系统及方法。系统包括凭证颁发中心CRA、车辆用户、路边单元RSU和身份审查认证中心IRA。方法包括：初始阶段、匿名凭证颁发阶段；凭证出示与验证阶段和匿名凭证身份审查阶段。该专利技术使用了匿名凭证，保证了用户在不暴露自己真实身份情况下完成身份认证，还可以对网络中存在不合法行为的车辆用户进行身份审查与身份恢复，保证了用户的有条件的匿名性。现有技术文件1的不足之处在于：1)其重点保护了车辆与路边单元/其他车辆的隐私通信，而没有关注电动汽车与智能电网中的V2G网络；2)本技术文件1底层采用的是匿名凭证技术，无法对消息进行相关认证操作。
[0006]现有技术2(CN108510252B)公开了一种基于区块链的智能电动汽车电网安全支付系统及方法。该专利技术的系统按照角色划分，包括电动汽车用户、注册机构(RA)和区块链网络。按照功能划分，包括注册模块、支付执行模块和数据共享模块。基于区块链技术和密码学技术，采用特殊的注册机制、验证机制和新支付机制。该专利技术所述方法可以解决V2G网络支付领域的数据共享和用户的身份隐私保护问题，可以实现有效监管与隐私保护。现有文件2的不足之处在于虽然该专利完成了区块链上支付的隐私保护，但是对于电动车(支付方)和电动车(收款方)之间的身份并没有进行隐私保护，而本专利着眼于V2G电动车和充电站、电动车和电动车之间充电的身份隐私保护需求，可以完善智能电网V2G场景下的隐私保护需求。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统及方法，基于短随机签名的匿名认证机制，同时使用区块链当作公告板来匹配
供需，在必要时，TA可以揭露电动汽车/充电站的身份。
[0008]本专利技术采用如下的技术方案。本专利技术一方面提供了一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统，包括可信第三方TA、多个汇聚单元、电动汽车、充电站、区块链单元；其中：
[0009]可信第三方TA是完全可信的第三方机构，负责选择、发布以及维护系统的安全参数，为各参与方选取身份编号以及生成公私钥对，获取各参与方的真实身份信息；
[0010]汇聚单元是布置在智能电网中通信终端，每一汇聚单元完成与对应区域内的电动汽车、充电站之间的通信，各汇聚单元共同组成并维护一个区块链单元；
[0011]区块链单元用于匹配供电、充电需求，电动汽车和充电站通过与汇聚单元通信来获取或者写入区块链单元中的数据，多个汇聚单元运行共识算法来维护区块链单元；
[0012]电动汽车在缺电需要充电或者能够向电网馈电时，将需求信息发送给距离最近的汇聚单元；
[0013]充电站通过汇聚单元上的区块链查看充电请求，再匹配需求并认证后，实现对电动汽车的需求匹配，完成电动汽车的充电或馈电。
[0014]优选地，共识算法为工作量证明机制或者拜占庭容错机制。
[0015]本专利技术另一方面提供了基于可控匿名隐私保护系统的一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1，各电动汽车、充电站分别向可信第三方TA注册，生成各参与方即各电动汽车、各充电站的身份编号以及公私钥对；
[0017]步骤2，当电动汽车参与V2G，即利用V2G网络进行充电或者向配电网馈电时，将加密的需求信息和随机化签名一起发送给距离该电动汽车最近的汇聚单元，该汇聚单元验证后，将需求信息发送到各汇聚单元共同参与、维护的区块链上；
[0018]步骤3，各充电站通过所在区域的汇聚单元实时查看区块链上电动汽车需求信息，判断是否符合电动汽车需求，当符合需求时，则使用随机化签名验证自身身份，将接受需求信息发送到区块链上，实现电动汽车和充电站的需求匹配。
[0019]步骤4，当电动汽车和充电站在服务需求匹配过程中发生争执时，通过可信第三方TA追溯电动汽车用户的身份。
[0020]优选地，在步骤1中，
[0021]电动汽车或充电站与可信第三方TA之间通过交互式协议，生成自身的群公私钥对。
[0022]优选地，在步骤2中，当电动汽车请求服务时，生成需求信息，将需求信息加密；选择一个随机数对该电动汽车在步骤1中生成的原有签名进行随机化处理；电动汽车将加密后的需求信息以及随机化处理后的签名发送至距离最近的汇聚单元。
[0023]优选地，汇聚单元接收到电动汽车发送的加密后的需求信息以及随机化处理后的签名后，首先对签名进行验证；
[0024]验证通过后，对需求信息进行解密，然后将需求信息中的请求时间、请求服务的地址、所需要充电/能够馈电的电量值传到区块链中。
[0025]优选地，在步骤3中，
[0026]充电站和电动汽车使用智能合约进行匹配，充电站实时查看智能合约区块链上的
请求信息，判断是否符合电动汽车需求，当符合需求时，则使用随机化签名验证自身身份，将接受需求信息发送到区块链上，其中，智能合约区块链判断以下条件是否符合：供电时间是否在请求时间内，服务地址是否包含请求服务地址，所供电力是否大于请求充电电量，如果条件均满足，则完成匹配。
[0027]优选地，在步骤3中，
[0028]如果有多个充电站都判断能够满足电动汽车的需求内容时，采用的是先来先服务的算法，以最早上链且符合需求内容的充电站供电请求进行匹配。
[0029]优选地，步骤3中，充电站利用随机化签名验证自身身份，而无法链接用户身份。
[0030]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，基于短随机签名的匿名认证机制，对于汇聚单元来说，仅能得到电动汽车/充电站的状态信息和其具有一个合法身份这一论断，却不能获知电动汽车/充电站的真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护系统，包括可信第三方TA、多个汇聚单元、电动汽车、充电站、区块链单元；其特征在于：所述可信第三方TA是完全可信的第三方机构，负责选择、发布以及维护系统的安全参数，为各参与方选取身份编号以及生成公私钥对，获取各参与方的真实身份信息；所述汇聚单元是布置在智能电网中通信终端，每一汇聚单元完成与对应区域内的电动汽车、充电站之间的通信，各汇聚单元共同组成并维护一个区块链单元；所述区块链单元用于匹配供电、充电需求，电动汽车和充电站通过与汇聚单元通信来获取或者写入区块链单元中的数据，多个汇聚单元运行共识算法来维护区块链单元；所述电动汽车在缺电需要充电或者能够向电网馈电时，将需求信息发送给距离最近的汇聚单元；所述充电站通过汇聚单元上的区块链查看充电请求，再匹配需求并认证后，实现对电动汽车的需求匹配，完成电动汽车的充电或馈电。2.基于权利要求1所述可控匿名隐私保护系统的一种面向智能电网V2G的可控匿名隐私保护方法，其特征在于，所述可控匿名隐私保护方法包括以下步骤：步骤1，各电动汽车、充电站分别向可信第三方TA注册，生成各参与方即各电动汽车、各充电站的身份编号以及公私钥对；步骤2，当电动汽车参与V2G，即利用V2G网络进行充电或者向配电网馈电时，将加密的需求信息和随机化签名一起发送给距离该电动汽车最近的汇聚单元，该汇聚单元验证后，将需求信息发送到各汇聚单元共同参与、维护的区块链上；步骤3，各充电站通过所在区域的汇聚单元实时查看区块链上电动汽车需求信息，判断是否符合电动汽车需求，当符合需求时，则使用随机化签名验证自身身份，将接受需求信息发送到区块链上，实现电动汽车和充电站的需求匹配。3.根据权利要求2所述的可控匿名隐私保护方法，其特征在于：所述可控匿名隐私保护方法还进一步包括以下步骤，步骤4，当电动汽车和充电站在服务需求匹配过程中发生争执...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟剑，陈岑，何德彪，包子健，吕卓，李暖暖，郭志民，罗敏，彭聪，杨文，张铮，狄立，蔡军飞，李鸣岩，常昊，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：