摘要
随着智能电网的快速发展，电力系统中数据的采集、传输和处理规模呈指数级增长，这使得数据安全与隐私保护成为亟待解决的关键问题。本研究旨在探讨智能电网环境下的数据安全与隐私保护技术，针对现有技术在复杂电网环境中的局限性，提出一种基于区块链与差分隐私相结合的数据保护框架。该框架通过区块链技术确保数据的完整性和不可篡改性，利用差分隐私机制为用户数据提供量化隐私保护，在此基础上设计了适用于智能电网数据传输的安全协议，并构建了相应的验证模型。实验结果表明，所提出的框架能够在保障数据安全性的前提下有效提升隐私保护水平，相较于传统方法，在数据准确性和隐私泄露风险控制方面具有显著优势。本研究不仅为智能电网的数据安全管理提供了新的思路和技术手段，还对其他物联网应用场景下的数据安全保护具有重要参考价值，其创新之处在于将区块链与差分隐私深度融合应用于智能电网领域，实现了安全性与隐私性的平衡优化。
关键词：智能电网数据安全；区块链技术；差分隐私
Abstract
With the rapid development of smart grids, the scale of data acquisition, transmission, and processing in power systems is growing exponentially, making data security and privacy protection critical issues that urgently need to be addressed. This study aims to explore data security and privacy protection technologies in the context of smart grids, addressing the limitations of existing technologies in complex grid environments by proposing a data protection fr amework that integrates blockchain and differential privacy. The fr amework ensures data integrity and non-repudiation through blockchain technology and provides quantifiable privacy protection for user data via differential privacy mechanisms. Based on this, a secure communication protocol tailored for smart grid data transmission has been designed, along with a corresponding verification model. Experimental results demonstrate that the proposed fr amework effectively enhances privacy protection levels while ensuring data security, showing significant advantages over traditional methods in terms of data accuracy and risk control of privacy leakage. This research not only offers new perspectives and technical approaches for data security management in smart grids but also holds important reference value for data security protection in other Internet of Things (IoT) application scenarios. Its innovation lies in the deep integration of blockchain and differential privacy in the smart grid domain, achieving a balanced optimization of security and privacy.
Keywords：Smart Grid Data Security; Blockchain Technology; Differential Privacy
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 智能电网数据安全的研究背景 1
(二) 国内外研究现状综述 1
(三) 本文研究方法与思路 2
二、智能电网数据安全威胁分析 2
(一) 数据传输过程中的风险 2
(二) 用户隐私泄露途径 3
(三) 系统遭受攻击的脆弱点 4
三、数据加密与访问控制技术 4
(一) 加密算法在智能电网的应用 4
(二) 基于角色的访问控制机制 5
(三) 密钥管理与分发策略 6
四、隐私保护技术及应用 6
(一) 差分隐私保护模型 6
(二) 匿名化处理方法 7
(三) 用户行为数据分析中的隐私保护 8
结 论 10
参考文献 11
随着智能电网的快速发展，电力系统中数据的采集、传输和处理规模呈指数级增长，这使得数据安全与隐私保护成为亟待解决的关键问题。本研究旨在探讨智能电网环境下的数据安全与隐私保护技术，针对现有技术在复杂电网环境中的局限性，提出一种基于区块链与差分隐私相结合的数据保护框架。该框架通过区块链技术确保数据的完整性和不可篡改性，利用差分隐私机制为用户数据提供量化隐私保护，在此基础上设计了适用于智能电网数据传输的安全协议，并构建了相应的验证模型。实验结果表明，所提出的框架能够在保障数据安全性的前提下有效提升隐私保护水平，相较于传统方法，在数据准确性和隐私泄露风险控制方面具有显著优势。本研究不仅为智能电网的数据安全管理提供了新的思路和技术手段，还对其他物联网应用场景下的数据安全保护具有重要参考价值，其创新之处在于将区块链与差分隐私深度融合应用于智能电网领域，实现了安全性与隐私性的平衡优化。
关键词：智能电网数据安全；区块链技术；差分隐私
Abstract
With the rapid development of smart grids, the scale of data acquisition, transmission, and processing in power systems is growing exponentially, making data security and privacy protection critical issues that urgently need to be addressed. This study aims to explore data security and privacy protection technologies in the context of smart grids, addressing the limitations of existing technologies in complex grid environments by proposing a data protection fr amework that integrates blockchain and differential privacy. The fr amework ensures data integrity and non-repudiation through blockchain technology and provides quantifiable privacy protection for user data via differential privacy mechanisms. Based on this, a secure communication protocol tailored for smart grid data transmission has been designed, along with a corresponding verification model. Experimental results demonstrate that the proposed fr amework effectively enhances privacy protection levels while ensuring data security, showing significant advantages over traditional methods in terms of data accuracy and risk control of privacy leakage. This research not only offers new perspectives and technical approaches for data security management in smart grids but also holds important reference value for data security protection in other Internet of Things (IoT) application scenarios. Its innovation lies in the deep integration of blockchain and differential privacy in the smart grid domain, achieving a balanced optimization of security and privacy.
Keywords：Smart Grid Data Security; Blockchain Technology; Differential Privacy
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 智能电网数据安全的研究背景 1
(二) 国内外研究现状综述 1
(三) 本文研究方法与思路 2
二、智能电网数据安全威胁分析 2
(一) 数据传输过程中的风险 2
(二) 用户隐私泄露途径 3
(三) 系统遭受攻击的脆弱点 4
三、数据加密与访问控制技术 4
(一) 加密算法在智能电网的应用 4
(二) 基于角色的访问控制机制 5
(三) 密钥管理与分发策略 6
四、隐私保护技术及应用 6
(一) 差分隐私保护模型 6
(二) 匿名化处理方法 7
(三) 用户行为数据分析中的隐私保护 8
结 论 10
参考文献 11
