非侵入式负荷监测系统数据隐私保护方法研究
2021年电子技术应用第12期
陈子秋1，冯瑞珏1，郑扬富1，刘嘉昕1，曾献煜1，王智东2
1.华南理工大学广州学院 电气工程学院，广东 广州510800； 2.华南理工大学 电力学院 智慧能源工程技术研究中心，广东 广州510640
摘要：非侵入式负荷监测技术有助于用电精细化管理，但细粒度的电力消费数据也导致了用户隐私信息暴露在攻击者面前。首先分析了非侵入式负荷监测数据所面临的安全风险，并从密码学角度提出了基于AES+RSA的混合加解密信息安全方案。方案采用对称算法AES加密数据、非对称算法RSA加密AES密钥来实现高效的密钥管理。利用Visio Studio 2017+Qt软件开发测试界面，通过数据总线将算法写入STM32单片机进行方案性能测试，优选出最佳的运行模式，同时验证了混合加解密方案的有效性。总结得到，方案的耗时长短取决于RSA算法的加解密或签名验签的效率。
中图分类号：TN606
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201112
中文引用格式：陈子秋，冯瑞珏，郑扬富，等. 非侵入式负荷监测系统数据隐私保护方法研究[J].电子技术应用，2021，47(12)：116-119，125.
英文引用格式：Chen Ziqiu，Feng Ruijue，Zheng Yangfu，et al. Research on data privacy protection method of NILM[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(12)：116-119，125.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201112
中文引用格式：陈子秋，冯瑞珏，郑扬富，等. 非侵入式负荷监测系统数据隐私保护方法研究[J].电子技术应用，2021，47(12)：116-119，125.
英文引用格式：Chen Ziqiu，Feng Ruijue，Zheng Yangfu，et al. Research on data privacy protection method of NILM[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(12)：116-119，125.
Research on data privacy protection method of NILM
Chen Ziqiu1，Feng Ruijue1，Zheng Yangfu1，Liu Jiaxin1，Zeng Xianyu1，Wang Zhidong2
1.College of Electrical Engineering，Guangzhou College of South China University of Technology，Guangzhou 510800，China； 2.Research Center for Smart Energy Technology,School of Electric Power Engineering,South China University of Technology， Guangzhou 510640，China
Abstract：Non-invasive load monitoring technology is helpful to fine management of electricity consumption, but the fine-grained power consumption data also leads to the exposure of users′ private information to attackers. This paper firstly analyzes the security risks faced by non-intrusive load monitoring data, and proposes a mixed encryption and decryption information security scheme based on AES+RSA from the perspective of cryptography. In this scheme, symmetric algorithm AES is used to encrypt data, and asymmetric algorithm RSA encrypts AES keys to realize efficient key management. Using Visio Studio 2017+Qt software development and test interface, the algorithm was written to STM32 microcontroller through the data bus for scheme performance test, the best operation mode was optimized, and the effectiveness of the mixed encryption and decryption scheme was verified. It is concluded that the time of the scheme depends on the efficiency of RSA encryption and decryption or signature verification.
Key words :NILM；AES；RSA；privacy protection
0 引言
非侵入式负荷监测(Non-Intrusive Load Monitoring，NILM)装置为装载于智能电表的模块，通过测量并分析电力入口处的功率、电压、电流等电量信号，获取系统内各用电负荷的运行状态数据[1]。NILM装置能准确统计和呈现出各用电设备的用电量及用电时间，帮助用户改善用电习惯，节约用电，但缺乏可靠保护，极易被追踪和攻击，存在数据信息泄漏的风险[2]。国家密码局常用的加密算法是SM系列加密算法，文献[3]运用国密算法SM2与SM4加密武器装备的数据，并验证了可行性。国际上流行使用的加密算法较多，如DES、AES、RSA等，文献[4]利用其中的DES与AES算法来保障网络环境下安全通信和信息传输的安全。本文分析了NILM数据安全所面临的风险，在国内外现有的密码技术中寻找最佳的密码技术加密方案。利用STM32单片机平台进行方案测试和数据处理分析，最终验证了方案的有效性和耗时长短。
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作者信息：
陈子秋1，冯瑞珏1，郑扬富1，刘嘉昕1，曾献煜1，王智东2
(1.华南理工大学广州学院 电气工程学院，广东 广州510800；
2.华南理工大学 电力学院 智慧能源工程技术研究中心，广东 广州510640)
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