云存储环境下智能电网数据完整性保护方法研究

摘要

智能电网的快速发展，使智能电表、量测系统等应用增加，从而使数据的规模和种类呈直线式增长，海量电网数据的安全存储问题成为制约智能电网发展的瓶颈。云存储技术可以使用虚拟化技术把物理资源整合成统一的存储资源，支持海量数据的存储，其具有数据处理量大、灵活性强和高可靠性等优点，可以解决海量电网数据的存储问题。但是使用云存储电网海量数据时，如何保证电网数据存储的完整性是智能电网云存储系统发展过程中面临的挑战，本文则重点对云存储中电网数据的完整性进行研究。
　　首先，为了保证云存储中数据共享性和安全性，对现有的存储结构进行改进，把CIM模型加入存储结构中。客户端采集到数据后，先对数据进行CIM模型标准化，然后加密数据并以密文的形式存储数据到云端。
　　其次，为了对云存储中的数据进行完整性验证，建立了数据完整性保护模型。根据现有的数据完整性检测的不足，在已有方案的基础上进行改进。新方案中，由可信第三方使用RSA算法产生加密秘钥并发送给群组的特定用户，群组使用动态广播加密技术对数据加密后存储到云端，从而保证用户的身份隐私的安全。
　　然后，使用MapReduce并行化技术对数据进行签名。改进的数据完整性检测算法支持数据的共享性，群组可以动态增加和撤销用户，且签名信息由云存储器动态修改，减少了群组用户的计算开销。同时提出单项审计算法和批量审计算法两种模式，批量审计模式提高了数据完整性验证的效率，并对改进算法性能进行分析。
　　最后，在实验室环境下搭建了Hadoop集群和HBase数据库，并在原型系统上对云存储的安全存储和数据完整性验证算法进行测试。实验结果表明，改进的数据完整性检测算法可以有效检测存储在云端的电力数据，并且算法检测的效率较高。所设计的完整性保护方案可以为智能电网数据安全存储提供有效的保护。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

1.4 论文的组织安排

第2章 相关技术

2.1 智能电网体系结构

2.2 CIM模型简介

2.3 数据完整性验证预备知识

2.4 Hadoop云计算平台

2.5本章小结

第3章 智能电网数据的安全存储方案设计

3.1 智能电网数据特点

3.2 云计算在数据存储上的优势

3.3 基于云的电力设备检测平台

3.4 改进的智能电网数据存储方案

3.5 数据存储安全机制设计

3.6 本章小结

第4章 智能电网数据融合方案

4.1 智能电网数据融合方案模型设计

4.2 智能电网数据融合算法设计

4.3 智能电网数据融合算法理论分析

4.4 总结

第5章 智能电网数据完整性验证方案

5.1 智能电网数据完整性验证方案

5.2 智能电网数据完整性保护建模

5.3 改进的数据完整性保护方案设计

5.4 数据完整性保护方案整体分析

5.5 本章小结

第6章 集群部署与性能测试

6.1 Hadoop平台的搭建与配置

6.2 系统功能设计

6.3 原型系统实现

6.4 实验与分析

6.5 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢