一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法
一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种信息安全技术领域的聚合方法，具体设及一种智能电网中基于多 维数据高效数据聚合方法。
【背景技术】
[0002] 与传统电网相比，智能电网具有双向通信、分布式电力生产、动态价格W及负载控 制等功能。而数据聚合是智能电网中一项最基本的应用，包括负载分析，能源监控，W及在 配电，输电等等。由于考察因素不相同，数据也会存在很多维度。因此，多维数据的聚合在智 能电网中的用途也十分广泛。智能电网作为下一代的电力网络，能够利用用户实时用电信 息对电网运行状态进行有效监控和预测，但是运些实时用户用电信息将会泄漏用户的隐 私。数据聚合是智能电网中一项最基本的应用，传统的数据聚合都是针对一维数据，而针对 多维数据的聚合，需要重复执行多次，效率低下。
【发明内容】
[0003] 为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于多维数据的安全聚 合方法，该方法解决了大量隐私数据聚合的问题，并提出了高效的隐私数据聚合协议。降低 了数据聚合的复杂度，节省了时间，同时可操作性很强，实现起来很容易。
[0004] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0005] 本发明提供一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法，其改进之处在于， 所述方法包括下述步骤：
[0006] (1)设有η个用户，每个用户的数据为1维，即用户m的数据为Xi=(xii，xi2,...， Xii)，设 |xij| <d，i = l，2,. . .，n; j = l，2, . . .，l;n> 3;Xii，Xi2,. . .，Xii 分别表示用户 Ui 的数 据的每一个分量，XU表示第i个用户的第j个分量，d表示每个分量的最大值;用户ui为η个用 户其中的一个
[0007] (2)聚合器选择一个大素数Ρ和Ζρ的一个生成元gW及一个超速递增向量之，并发送 给所有用户；
[000引（3)聚合器对数据p(p-l)随机不均匀的分成η份，分别为^，。，^，…，。，则
并将ri发送给用户m;r功分成的第i个随机数；
[0009] (4)用户Ui收到。后，与自身的隐私数据（xii，xi2, . . .，xii)作如下计算：
Cl表示数据处理后的密文，1表示每个用户的数据为1维；
[0010] (5)用户m计算出自己Cl后，由第一位用户将自己的密文传递给第二位用户，第二 位用户收到数据后，与第二位用户的C2相加并模，依次类推，直到最后一位用户将计算结果 S发送给聚合器；
[0011] (6)聚合器收到结果S后，可得
接下来执行恢复聚合算 法来恢复每一个维度的聚合数据值；
[0012] (7)聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(Di，化，…，化），并将数据(Di，化，…， Di)发送给每个用户，化，〇2，一，化分别为每一个分量的聚合结果。
[OOU]进一步地，所述步骤(2)中，超速递增向量；=知：=1，化,...，巧)，曰2,...，曰1是素数，且 满盾
将p，g，a = (a, =1，斯巧)发送给每个用户；其中aj为 超速递增向量的第j个分量，η表示η个用户。
[0014] 进一步地，所述步骤(5)包括:每位用户计算出自己的Cl后，作如下操作：用户m将 Cl发送给用户U2，用户U2收到数据Cl后，与自己的C2相加并模modp，并将计算结果发送给用户 U3,用户U3将收到的数据与自己的C3相加并模mcxlp，并将计算结果发送给用户U4,如此进行 下去，直到最后一位用户Un收到用户化-1发过来的数据后，与自己的Cn相加并模modp,将所得 的计算结果S发送给聚合器，其中：
[0015]
[0016] 其中:η表示η个用户；1表示每个用户的数据为1维；
[0017] 进一步地，所述步骤(6)的恢复聚合算法包括：
[001引输入超速递增向量α = (Α =1，":，...，",）和计算结果Μ;
[0019]输出数据(Di,〇2,...,01):
[0020]设Xi=M，Xi是算法的过程变量：
[0025]返回数据(Di，D2，...，Di);
[0026] 其中:Di，D2，…，Di分别为每一个分量的聚合结果。
[0027] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
[0028] (1)相对于对每一维的数据进行分别聚合，该方案省去了大量的通信开销，每一位 用户只需自己先将数据进行预处理后，再将该数据发送给下一位，等到聚合器收到用户计 算后的数据之后，再利用Rongxing Lu算法来回复各维的数据聚合结果，并将结果发送给各 个用户，在整个过程中，用户只需要进行两次通信即可，相比于对每一维的数据进行聚合， 减少了通行开销。
[0029] (2)相对于利用同态加密进行的数据聚合，该方案利用欧拉定理，效率更高，且在 数据聚合结果的恢复过程中，省去了解密的过程，能提高数据的聚合效率，避免了同态加密 的计算复杂性，能保证数据的安全。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明提供的基于多维数据的安全聚合方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0032] W下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，W使本领域的技术人员能够 实践它们。其他实施方案可W包括结构的、逻辑的、电气的、过程的W及其他的改变。实施例 仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可W 变化。一些实施方案的部分和特征可W被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发 明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，W及权利要求书的所有可获得的等同 物。在本文中，本发明的运些实施方案可W被单独地或总地用术语"发明"来表示，运仅仅是 为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任 何单个发明或发明构思。
[0033] 本发明提供一种基于多维数据的高效聚合方法。首先将多维数据转化为一维数 据，并利用左右相邻节点来加密消息，消息解密之后，用Rongxing Lu提出来的数据恢复算 法来将数据恢复成多维。因此只需要聚合一次，从而可W提高数据聚合的效率，该方法的流 程图如图1所示，包括下述步骤：
[0034] (1)设有η个用户，每个用户的数据为1维，即用户m(用户m为η个用户其中的一个） 的数据为 Xi=(xii，xi2, . . .，xii)，设 |xij| <d，i = l，2, . . .，η; j = l，2, . . .，1;η> 3;(xii, χι2,. ..，χι?分别表示用户m的数据的每一个分量，XU表示第i个用户的第j个分量，d表示每 个分量的最大值）
[0035] (2)聚合器选择一个大素数P和Zp的一个生成元gW及一个超速递增向量云，并发送 给所有用户；超速递增向量； = (〇) =1，.％，...，A)，曰2,...，曰1是素数，且满足
将p，g，α = (ι3ι =1,0：。,..,,《/)发送给每个用户;η表不η个用户。
[0036] (3)聚合器对数据p(p-l)随机不均匀的分成η份，分别为rl，r2，r3，…，rn，则
并将ri(分成的第i个随机数)发送给用户m;
[0037] (4)用户ui收到。后，与自身的隐私数据（xii，xi2, . . .，xii)作如下计算：
(Cl表示数据处理后的密文），1表示每个用户的数据为1 维；
[0038] (5)用户m计算出自己C l后，由第一位用户将自己的密文传递给第二位用户，第二 位用户收到数据后，与第二位用户的C2相加并模，依次类推，直到最后一位用户将计算结果 S发送给聚合器；
[0039] 每位用户计算出自己的Cl后，作如下操作：用户m将Cl发送给用户U2,用户U2收到数 据Cl后，与自己的C2相加并模mo化，并将计算结果发送给用户U3，用户U3将收到的数据与自 己的C3相加并模mo化，并将计算结果发送给用户U4,如此进行下去，直到最后一位用户Un收 到用户Un-泼过来的数据后，与自己的Cn相加并模modp，将所得的计算结果S发送给聚合器， 其中：
[0040]
[0041 ]其中:η表示η个用户；1表示每个用户的数据为1维；
[0042] (6)聚合器收到结果S后，可得
妾下来执行恢复聚合算 法来恢复每一个维度的聚合数据值；
[0043] 输入超速递增向量:三=耗=满:，...，馬).和计算结果Μ;
[0044]输出数据(Di,D2,...,Di);
[0045]设Xi=M，（Xi是算法的过程变量）
[00 加]返回数据(Di，D2，...，Di)。
[0051] (7)聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(Di，化，…，化），并将数据(Di，化，…， Di)发送给每个用户。
[0052] 实施例
[0053] 下面W5个用户为例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0054] 首先5个用户U1，U2，U3，U4，U日分别各自拥有数据xi = (2,2,1，4,5) ;X2 = (1，4,3,2， 3);义3=(2,4,3,4,5);义4=(4,2，1，4，1);义日=(3,3,2,4,3);聚合器选择的递增序列为 ;=y.29. ^1.1953 U507803);滾合器选择的大素数p = 13202881。和Zp的一个生成元g = 7。
[0055]用户U1，U2，U3，U4，U日收到的随机数ri，r2，r3，r4，r日分别为：12777366721352, 22050980767406,47884619895702,414:34925916303,50168160196517。
[0056] 然后每个用户利用
巧W分别计算出Ci，C2，C3， 〇4 ? Cs 〇
[0057] 接着用户m将Cl发送给U2，U2计算CiCsmo化2，并将结果发送给U3，依次进行下去，最 后U日将计算的结果
发送给聚合器。
[005引聚合器收到
，然后利用算法恢复聚 合数据的各个维度之和:最终结果为(12,15,10,18,17)。并将此结果发送给所有用户。
[0059] 本发明利用了户之间的数据相互干扰来实现数据的加密与聚合，将干扰后的消息 发送到聚合器，然后聚合器聚合过程中消除干扰，最后Rongxing Lu提出的数据恢复算法是 利用模数来逐步恢复出各维的数据，解决了大量隐私数据聚合的问题，提出了高效的隐私 数据聚合协议。降低了数据聚合的复杂度，节省了时间，同时可操作性很强，实现起来很容 易。
[0060] W上实施例仅用W说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可W对本发明的【具体实施方式】进 行修改或者等同替换，运些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请 待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述方法包括下述 步骤： (1) 用式Xi = (Xii，xi2, · · · ,Xii)表用户Ui的数据，式中：I Xij I < d, i = l，2, · · ·，n; j = l， 2，· · ·，I ;n 2 3 ;xii，xi2，…，xii分别表不用户Ui的数据的每一个分量，Xij表不第i个用户的 第j个分量，d表示每个分量的最大值;用户m为η个用户其中的一个;1为每个用户的数据的 维数； (2) 聚合器选择一个大素数?和心的一个生成元g以及一个超速递增向量L并发送给所 有用户； (3) 聚合器对数据p(p-l)随机不均勾的分成η份，分别用ri，r2，r3，…，rn表示，则并将η发送给用户u1;ri为分成的第i个随机数； (4) 用户U1收到^后，与自身的隐私数据（Xll，Xl2, . . .，Xll)作如下计算：C1表示数据处理后的密文，1表示每个用户的数据为1维； (5) 用户m计算出自己(^后，由第一位用户将自己的密文传递给第二位用户，第二位用 户收到数据后，与第二位用户的(：2相加并模，依次类推，直到最后一位用户将计算结果S发 送给聚合器； (6) 聚合器收到结果S后，可得接下来执行恢复聚合算法来 恢复每一个维度的聚合数据值； (7) 聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(D1J2, ···，0〇,并将数据(D1J2, ···，0〇发 送给每个用户，D1 ,D2，…,D1分别为每一个分量的聚合结果。2. 如权利要求1所述的基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述步骤(2)中， 超速递增向量# =私_=1，尽2,.，.、,..％):，32, · · ·，ai是由式表示的 素数;并将P，g和^ = 1，4,...為_>发送给各用户；其中aj为超速递增向量的第j个分量，η 表示用户个数。3. 如权利要求1所述的基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述步骤(5)包 括:每位用户计算出自己的(^后，作如下操作：用户Uj^C 1发送给用户u2,用户U2收到数据心 后，与自己的(：2相加并模modp，并将计算结果发送给用户U 3，用户U3将收到的数据与自己的 C3相加并模modp，并将计算结果发送给用户u4,如此进行下去，直到最后一位用户u n收到用 户Ut1发过来的数据后，与自己的Cn相加并模modp，将所得的计算结果S发送给聚合器，其 中：其中:η表示η个用户；1表示每个用户的数据为1维。4.如权利要求1所述的基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述步骤(6)的 恢复聚合算法包括： 输入超速递增向量^ = (?I = 1,?/,)和计算结果M; 输出数据(Di,D2,…,Di); 设Xi=M，Xi是算法的过程变量： 使for j = l to 2 do Xj-I = Xj mod aj返回数据(Di，D2, ··_，Di); 其中:DliD2,…，D1分别为每一个分量的聚合结果。
【专利摘要】本发明涉及一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法，包括：设有数据为l维的n个用户，聚合器选择大素数p和Zp的生成元g以及超速递增向量并发送给所有用户；聚合器对数据p(p-1)随机不均匀的分成n份，将n份ri发送给用户ui；用户收到ri后，与自身的隐私数据确定Ci；用户ui计算出Ci后，由第一位用户传递给第二位用户，第二位用户收到数据后，与第二位用户的C2相加并模，直到最后一位用户将计算结果S发送给聚合器；聚合器收到结果S后，执行恢复聚合算法来恢复每一个维度的聚合数据值；聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(D1,D2,…,Dl)，并将数据发送给每个用户。本发明解决了大量隐私数据聚合的问题，降低了数据聚合的复杂度，节省了时间，同时可操作性很强，实现起来很容易。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105488340
【申请号】CN201510836157
【发明人】余勇, 叶云, 石聪聪, 曹宛恬, 郭骞, 范杰, 高鹏, 李尼格, 俞庚申, 冯谷, 胡杰
【申请人】国网智能电网研究院, 国网河北省电力公司, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种信息安全技术领域的聚合方法，具体设及一种智能电网中基于多 维数据高效数据聚合方法。
【背景技术】
[0002] 与传统电网相比，智能电网具有双向通信、分布式电力生产、动态价格W及负载控 制等功能。而数据聚合是智能电网中一项最基本的应用，包括负载分析，能源监控，W及在 配电，输电等等。由于考察因素不相同，数据也会存在很多维度。因此，多维数据的聚合在智 能电网中的用途也十分广泛。智能电网作为下一代的电力网络，能够利用用户实时用电信 息对电网运行状态进行有效监控和预测，但是运些实时用户用电信息将会泄漏用户的隐 私。数据聚合是智能电网中一项最基本的应用，传统的数据聚合都是针对一维数据，而针对 多维数据的聚合，需要重复执行多次，效率低下。
【发明内容】
[0003] 为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于多维数据的安全聚 合方法，该方法解决了大量隐私数据聚合的问题，并提出了高效的隐私数据聚合协议。降低 了数据聚合的复杂度，节省了时间，同时可操作性很强，实现起来很容易。
[0004] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0005] 本发明提供一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法，其改进之处在于， 所述方法包括下述步骤：
[0006] (1)设有η个用户，每个用户的数据为1维，即用户m的数据为Xi=(xii，xi2,...， Xii)，设 |xij| <d，i = l，2,. . .，n; j = l，2, . . .，l;n> 3;Xii，Xi2,. . .，Xii 分别表示用户 Ui 的数 据的每一个分量，XU表示第i个用户的第j个分量，d表示每个分量的最大值;用户ui为η个用 户其中的一个
[0007] (2)聚合器选择一个大素数Ρ和Ζρ的一个生成元gW及一个超速递增向量之，并发送 给所有用户；
[000引（3)聚合器对数据p(p-l)随机不均匀的分成η份，分别为^，。，^，…，。，则
并将ri发送给用户m;r功分成的第i个随机数；
[0009] (4)用户Ui收到。后，与自身的隐私数据（xii，xi2, . . .，xii)作如下计算：
Cl表示数据处理后的密文，1表示每个用户的数据为1维；
[0010] (5)用户m计算出自己Cl后，由第一位用户将自己的密文传递给第二位用户，第二 位用户收到数据后，与第二位用户的C2相加并模，依次类推，直到最后一位用户将计算结果 S发送给聚合器；
[0011] (6)聚合器收到结果S后，可得
接下来执行恢复聚合算 法来恢复每一个维度的聚合数据值；
[0012] (7)聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(Di，化，…，化），并将数据(Di，化，…， Di)发送给每个用户，化，〇2，一，化分别为每一个分量的聚合结果。
[OOU]进一步地，所述步骤(2)中，超速递增向量；=知：=1，化,...，巧)，曰2,...，曰1是素数，且 满盾
将p，g，a = (a, =1，斯巧)发送给每个用户；其中aj为 超速递增向量的第j个分量，η表示η个用户。
[0014] 进一步地，所述步骤(5)包括:每位用户计算出自己的Cl后，作如下操作：用户m将 Cl发送给用户U2，用户U2收到数据Cl后，与自己的C2相加并模modp，并将计算结果发送给用户 U3,用户U3将收到的数据与自己的C3相加并模mcxlp，并将计算结果发送给用户U4,如此进行 下去，直到最后一位用户Un收到用户化-1发过来的数据后，与自己的Cn相加并模modp,将所得 的计算结果S发送给聚合器，其中：
[0015]
[0016] 其中:η表示η个用户；1表示每个用户的数据为1维；
[0017] 进一步地，所述步骤(6)的恢复聚合算法包括：
[001引输入超速递增向量α = (Α =1，":，...，",）和计算结果Μ;
[0019]输出数据(Di,〇2,...,01):
[0020]设Xi=M，Xi是算法的过程变量：
[0025]返回数据(Di，D2，...，Di);
[0026] 其中:Di，D2，…，Di分别为每一个分量的聚合结果。
[0027] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
[0028] (1)相对于对每一维的数据进行分别聚合，该方案省去了大量的通信开销，每一位 用户只需自己先将数据进行预处理后，再将该数据发送给下一位，等到聚合器收到用户计 算后的数据之后，再利用Rongxing Lu算法来回复各维的数据聚合结果，并将结果发送给各 个用户，在整个过程中，用户只需要进行两次通信即可，相比于对每一维的数据进行聚合， 减少了通行开销。
[0029] (2)相对于利用同态加密进行的数据聚合，该方案利用欧拉定理，效率更高，且在 数据聚合结果的恢复过程中，省去了解密的过程，能提高数据的聚合效率，避免了同态加密 的计算复杂性，能保证数据的安全。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明提供的基于多维数据的安全聚合方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0032] W下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，W使本领域的技术人员能够 实践它们。其他实施方案可W包括结构的、逻辑的、电气的、过程的W及其他的改变。实施例 仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可W 变化。一些实施方案的部分和特征可W被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发 明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，W及权利要求书的所有可获得的等同 物。在本文中，本发明的运些实施方案可W被单独地或总地用术语"发明"来表示，运仅仅是 为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任 何单个发明或发明构思。
[0033] 本发明提供一种基于多维数据的高效聚合方法。首先将多维数据转化为一维数 据，并利用左右相邻节点来加密消息，消息解密之后，用Rongxing Lu提出来的数据恢复算 法来将数据恢复成多维。因此只需要聚合一次，从而可W提高数据聚合的效率，该方法的流 程图如图1所示，包括下述步骤：
[0034] (1)设有η个用户，每个用户的数据为1维，即用户m(用户m为η个用户其中的一个） 的数据为 Xi=(xii，xi2, . . .，xii)，设 |xij| <d，i = l，2, . . .，η; j = l，2, . . .，1;η> 3;(xii, χι2,. ..，χι?分别表示用户m的数据的每一个分量，XU表示第i个用户的第j个分量，d表示每 个分量的最大值）
[0035] (2)聚合器选择一个大素数P和Zp的一个生成元gW及一个超速递增向量云，并发送 给所有用户；超速递增向量； = (〇) =1，.％，...，A)，曰2,...，曰1是素数，且满足
将p，g，α = (ι3ι =1,0：。,..,,《/)发送给每个用户;η表不η个用户。
[0036] (3)聚合器对数据p(p-l)随机不均匀的分成η份，分别为rl，r2，r3，…，rn，则
并将ri(分成的第i个随机数)发送给用户m;
[0037] (4)用户ui收到。后，与自身的隐私数据（xii，xi2, . . .，xii)作如下计算：
(Cl表示数据处理后的密文），1表示每个用户的数据为1 维；
[0038] (5)用户m计算出自己C l后，由第一位用户将自己的密文传递给第二位用户，第二 位用户收到数据后，与第二位用户的C2相加并模，依次类推，直到最后一位用户将计算结果 S发送给聚合器；
[0039] 每位用户计算出自己的Cl后，作如下操作：用户m将Cl发送给用户U2,用户U2收到数 据Cl后，与自己的C2相加并模mo化，并将计算结果发送给用户U3，用户U3将收到的数据与自 己的C3相加并模mo化，并将计算结果发送给用户U4,如此进行下去，直到最后一位用户Un收 到用户Un-泼过来的数据后，与自己的Cn相加并模modp，将所得的计算结果S发送给聚合器， 其中：
[0040]
[0041 ]其中:η表示η个用户；1表示每个用户的数据为1维；
[0042] (6)聚合器收到结果S后，可得
妾下来执行恢复聚合算 法来恢复每一个维度的聚合数据值；
[0043] 输入超速递增向量:三=耗=满:，...，馬).和计算结果Μ;
[0044]输出数据(Di,D2,...,Di);
[0045]设Xi=M，（Xi是算法的过程变量）
[00 加]返回数据(Di，D2，...，Di)。
[0051] (7)聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(Di，化，…，化），并将数据(Di，化，…， Di)发送给每个用户。
[0052] 实施例
[0053] 下面W5个用户为例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0054] 首先5个用户U1，U2，U3，U4，U日分别各自拥有数据xi = (2,2,1，4,5) ;X2 = (1，4,3,2， 3);义3=(2,4,3,4,5);义4=(4,2，1，4，1);义日=(3,3,2,4,3);聚合器选择的递增序列为 ;=y.29. ^1.1953 U507803);滾合器选择的大素数p = 13202881。和Zp的一个生成元g = 7。
[0055]用户U1，U2，U3，U4，U日收到的随机数ri，r2，r3，r4，r日分别为：12777366721352, 22050980767406,47884619895702,414:34925916303,50168160196517。
[0056] 然后每个用户利用
巧W分别计算出Ci，C2，C3， 〇4 ? Cs 〇
[0057] 接着用户m将Cl发送给U2，U2计算CiCsmo化2，并将结果发送给U3，依次进行下去，最 后U日将计算的结果
发送给聚合器。
[005引聚合器收到
，然后利用算法恢复聚 合数据的各个维度之和:最终结果为(12,15,10,18,17)。并将此结果发送给所有用户。
[0059] 本发明利用了户之间的数据相互干扰来实现数据的加密与聚合，将干扰后的消息 发送到聚合器，然后聚合器聚合过程中消除干扰，最后Rongxing Lu提出的数据恢复算法是 利用模数来逐步恢复出各维的数据，解决了大量隐私数据聚合的问题，提出了高效的隐私 数据聚合协议。降低了数据聚合的复杂度，节省了时间，同时可操作性很强，实现起来很容 易。
[0060] W上实施例仅用W说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可W对本发明的【具体实施方式】进 行修改或者等同替换，运些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请 待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述方法包括下述 步骤： (1) 用式Xi = (Xii，xi2, · · · ,Xii)表用户Ui的数据，式中：I Xij I < d, i = l，2, · · ·，n; j = l， 2，· · ·，I ;n 2 3 ;xii，xi2，…，xii分别表不用户Ui的数据的每一个分量，Xij表不第i个用户的 第j个分量，d表示每个分量的最大值;用户m为η个用户其中的一个;1为每个用户的数据的 维数； (2) 聚合器选择一个大素数?和心的一个生成元g以及一个超速递增向量L并发送给所 有用户； (3) 聚合器对数据p(p-l)随机不均勾的分成η份，分别用ri，r2，r3，…，rn表示，则并将η发送给用户u1;ri为分成的第i个随机数； (4) 用户U1收到^后，与自身的隐私数据（Xll，Xl2, . . .，Xll)作如下计算：C1表示数据处理后的密文，1表示每个用户的数据为1维； (5) 用户m计算出自己(^后，由第一位用户将自己的密文传递给第二位用户，第二位用 户收到数据后，与第二位用户的(：2相加并模，依次类推，直到最后一位用户将计算结果S发 送给聚合器； (6) 聚合器收到结果S后，可得接下来执行恢复聚合算法来 恢复每一个维度的聚合数据值； (7) 聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(D1J2, ···，0〇,并将数据(D1J2, ···，0〇发 送给每个用户，D1 ,D2，…,D1分别为每一个分量的聚合结果。2. 如权利要求1所述的基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述步骤(2)中， 超速递增向量# =私_=1，尽2,.，.、,..％):，32, · · ·，ai是由式表示的 素数;并将P，g和^ = 1，4,...為_>发送给各用户；其中aj为超速递增向量的第j个分量，η 表示用户个数。3. 如权利要求1所述的基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述步骤(5)包 括:每位用户计算出自己的(^后，作如下操作：用户Uj^C 1发送给用户u2,用户U2收到数据心 后，与自己的(：2相加并模modp，并将计算结果发送给用户U 3，用户U3将收到的数据与自己的 C3相加并模modp，并将计算结果发送给用户u4,如此进行下去，直到最后一位用户u n收到用 户Ut1发过来的数据后，与自己的Cn相加并模modp，将所得的计算结果S发送给聚合器，其 中：其中:η表示η个用户；1表示每个用户的数据为1维。4.如权利要求1所述的基于多维数据高效数据聚合方法，其特征在于，所述步骤(6)的 恢复聚合算法包括： 输入超速递增向量^ = (?I = 1,?/,)和计算结果M; 输出数据(Di,D2,…,Di); 设Xi=M，Xi是算法的过程变量： 使for j = l to 2 do Xj-I = Xj mod aj返回数据(Di，D2, ··_，Di); 其中:DliD2,…，D1分别为每一个分量的聚合结果。
【专利摘要】本发明涉及一种智能电网中基于多维数据高效数据聚合方法，包括：设有数据为l维的n个用户，聚合器选择大素数p和Zp的生成元g以及超速递增向量并发送给所有用户；聚合器对数据p(p-1)随机不均匀的分成n份，将n份ri发送给用户ui；用户收到ri后，与自身的隐私数据确定Ci；用户ui计算出Ci后，由第一位用户传递给第二位用户，第二位用户收到数据后，与第二位用户的C2相加并模，直到最后一位用户将计算结果S发送给聚合器；聚合器收到结果S后，执行恢复聚合算法来恢复每一个维度的聚合数据值；聚合器根据恢复聚合算法计算得到数据(D1,D2,…,Dl)，并将数据发送给每个用户。本发明解决了大量隐私数据聚合的问题，降低了数据聚合的复杂度，节省了时间，同时可操作性很强，实现起来很容易。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105488340
【申请号】CN201510836157
【发明人】余勇, 叶云, 石聪聪, 曹宛恬, 郭骞, 范杰, 高鹏, 李尼格, 俞庚申, 冯谷, 胡杰
【申请人】国网智能电网研究院, 国网河北省电力公司, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日
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