电力数据共享安全防护与隐私保护综述

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.004

综合智慧能源 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (5): 30-40.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.004

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电力数据共享安全防护与隐私保护综述

邢汇笛¹(), 龚钢军¹^,^*(), 翟明岳¹(), 刘雪松², 王浩淼³, 扬爽³

1.北京市能源电力信息安全工程技术研究中心（华北电力大学），北京 102206
2.辽宁电力能源发展集团有限公司，沈阳 110167
3.国网辽宁省电力有限公司，沈阳 110006

收稿日期:2024-03-20 修回日期:2024-04-25 出版日期:2024-05-25
通讯作者: *龚钢军（1974），男，教授，博士，从事区块链技术应用、能源电力信息安全等方面的研究，gong@ncepu.edu.cu。
作者简介:邢汇笛（2000），女，硕士生，从事能源电力安全防护与隐私保护等方面的研究，1538514291@qq.com；
翟明岳（1970），男，教授，博士，从事信息与通信系统方面的研究，zhaimingyue82@126.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2022YFB3105102)

Research on security and privacy protection of electric power data sharing

XING Huidi¹(), GONG Gangjun¹^,^*(), ZHAI Mingyue¹(), LIU Xuesong², WANG Haomiao³, YANG Shuang³

1. Beijing Engineering Research Center of Energy Electric Power Information Security， North China Electric Power University，Beijing 102206，China
2. Liaoning Electric Power Energy Development Group Company Limited， Shenyang 110167，China
3. State Grid Liaoning Electric Power Supply Company Limited，Shenyang 110006，China

Received:2024-03-20 Revised:2024-04-25 Published:2024-05-25
Supported by:
National Key R&D Program of China(2022YFB3105102)

摘要/Abstract

摘要：

电力数据能够反映社会的发展状况，具有巨大的开放及融合应用价值。为创造和释放电力数据的价值，需要构建一个面向全社会各行业的数据共享服务体系。然而在电力数据共享过程中存在隐私泄露、数据篡改、缺乏数据安全聚合方法等安全问题。目前，主要采用区块链、隐私计算、脱敏等技术来解决上述安全问题。通过梳理相关文献，构建出电力数据共享安全需求模型及隐私保护框架；介绍了3个电力数据共享安全防护技术，并详细分析对比了不同技术的融合和使用场景，描绘出电力数据共享安全防护与隐私保护的技术方法体系，为电力数据开放共享的安全保障提供参考。

关键词: 电力数据, 开放共享, 数据安全, 区块链, 隐私计算, 脱敏

Abstract:

Electric power data can reflect the development status of society and is promising in the opening and integrated applications. In order to create and release the value of power data， power companies need to build a data sharing service system for all industries. However， there are security issues such as privacy leakage， data tampering and shortage of data security aggregation method in the process of power data sharing. At present， there are three main technologies that can deal with the security problems above， blockchain， privacy computing and desensitization. Based on reviews on relevant literatures， a demand model for and privacy data protection in power data sharing is proposed. The three security and privacy protection technologies for electric power data sharing are summarized，and their integration and applications in different scenarios are comparatively analyzed. Different security and privacy protection schemes provide references for promoting electric power data opening and sharing.

Key words: electricity data, open sharing, data security, blockchain, privacy computing, desensitization

中图分类号:

TK018：TM73

邢汇笛, 龚钢军, 翟明岳, 刘雪松, 王浩淼, 扬爽. 电力数据共享安全防护与隐私保护综述[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(5): 30-40.

XING Huidi, GONG Gangjun, ZHAI Mingyue, LIU Xuesong, WANG Haomiao, YANG Shuang. Research on security and privacy protection of electric power data sharing[J]. Integrated Intelligent Energy, 2024, 46(5): 30-40.

图/表 9

图1

图2

图3

图4

表1

图5

表2

图6

表3

参考文献 63

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文献[30]	各类电力数据	采用机器学习识别将数据中的敏感数据识别出来并将敏感数据隔离，只向需求者提供非敏感数据	高	具有灵活性和通用性	技术处于起步阶段不够完善
文献[31]	配电网通信隐私数据	使用XGBoost算法将配电网隐私数据进行分类，分类之后对每一个类别使用不同的脱敏方法	较高	准确性、敏感度和脱敏效率高	只能对固定类型的敏感数据进行识别
文献[32]	电力用户地址信息	将用户地址信息进行截断处理之后，对地址经纬度信息进行脱敏，然后对脱敏后的经纬度进行反分析，得出新的地址	较高	脱敏之后的地址信息依旧具有一定的应用价值	目前这种方法只能应用于测试环境，并不能应用于生产环境中

来源	区块链技术	安全防护/隐私保护手段	加密算法	安全性	隐私性	计算效率
文献[41]	联盟链	数据经非对称加密后进行共享，并将数据存储在区块链中，防止数据篡改	非对称加密	一般	较高	一般
文献[42]	联盟链	源数据加密后使用加密手段进行处理	Paillier加密+BLS短签名	一般	一般	一般
文献[43]	私有链+联盟链	隐私数据在私有链中存储计算，再由联盟链进行共享	非对称加密	一般	较高	较低
文献[441]	联盟链	使用多重加密和交互认证机制保证数据防篡改防伪造	非对称加密+Hash算法	高	一般	低
文献[45]	联盟链	使用区块链的分布式特点保障隐私数据安全	属性加密	高	较高	一般

融合方法	来源	隐私计算技术	隐私保护手段	加密算法	隐私性	可追溯性
隐私计算技术	文献[57]	FL	各电力数据采集端点将训练好的FL模型经过模型加密模块上传到云端，进行多轮FL得到全局模型	同态加密/函数加密/差分隐私/安全多方计算	高	较低
隐私计算技术	文献[59]	FL+MPC	模型训练时原始数据存储在本地，使用同态加密对数据进行加密计算，加密后再用FL模型训练数据	同态加密	高	较低
隐私计算技术+区块链	文献[60]	TEE	将可信执行环境嵌入到区块链系统中，数据计算在可信执行环境中进行	非对称加密	高	高
	文献[61]	同态加密	将同态加密技术应用到区块链系统中，能够在密态下对数据进行共享计算	同态加密技术	高	高
	文献[62]	MPC	将MPC应用到区块链中，使用MPC在本地进行数据整合	同态加密	高	高
	文献[63]	MPC	利用差分隐私保障隐私安全，利用区块链保障数据安全性	差分隐私	高	高

电力数据共享安全防护与隐私保护综述

Research on security and privacy protection of electric power data sharing

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