Entwurf und Leistungsanalyse einer virtuellen Ringarchitektur für den Datenschutz im Smart Grid

Das traditionelle Elektrizitätsnetz ist im 21. Jahrhundert unzureichend, um die Bedürfnisse und Anforderungen der Stromverbraucher zu erfüllen. Um diese Herausforderung zu bewältigen, sind Smart-Grid-Technologien entstanden, die eine effizientere Produktion und Nutzung von Elektrizität durch bidirektionale Interaktionen zwischen dem Verbraucher und dem Energieversorger versprechen. Diese zweiseitige Interaktion ermöglicht die Erzeugung von Elektrizität in Echtzeit, basierend auf den tatsächlichen Bedürfnissen der Verbraucher. Allerdings wirft diese bidirektionale Interaktion auch Bedenken hinsichtlich der Privatsphäre und der persönlichen Gewohnheiten der Verbraucher auf. Um die sensiblen Informationen über den Energieverbrauch der Verbraucher zu schützen, schlagen wir eine virtuelle Ringarchitektur vor, die eine Datenschutzlösung bieten kann, indem sie symmetrische oder asymmetrische Verschlüsselungen der Anfragen der Kunden, die zur selben Gruppe gehören, verwendet. Wir vergleichen die Effizienz unseres vorgeschlagenen Ansatzes mit zwei kürzlich vorgeschlagenen Datenschutzansätzen für Smart Grids, einer basierend auf Blindunterschrift und einer anderen basierend auf einer homomorphen Verschlüsselungslösung. Wir zeigen, dass unser Ansatz die Privatsphäre der Kunden wahrt und die Leistungseinbußen durch kryptographische Berechnungen um mehr als den Faktor 2 im Vergleich zu den genannten vorherigen Lösungen reduziert. Darüber hinaus zeigen wir, dass unsere Datenschutzlösung für Smart Grids einfach, skalierbar, kosteneffektiv ist und minimale rechnerische Verarbeitungsüberheadkosten verursacht.