面向海上风电场的基于RLWE的隐私保护后量子密钥协商方法

《Information》：An RLWE-Based Privacy-Preserving Key Agreement Method for Offshore Wind Farms

　　摘要海上风电场是典型的无人值守能源系统，其运行严重依赖海上变电站与陆上集中控制中心之间的远程信息交换。然而，跨海通信链路容易受到网络攻击的威胁，包括身份冒充和消息篡改，且这些威胁在量子计算时代依然持续存在，可能危及运行决策与控制。为解决这一问题，本文提出了一种基于环学习带误差（RLWE）问题的隐私保护密钥协商方法。首先，将身份隐私保护与后量子密码学相结合，通过身份承诺函数隐藏通信双方的真实身份，并利用预共享认证因子和新鲜随机参数实现双向认证与会话密钥建立。该设计可防止身份泄露，并在具备量子能力的对手攻击下保障海上风电场的信息交换安全。其次，在判定性RLWE和搜索RLWE假设下，形式化地证明了该方案的机密性与不可伪造性。最后，实验验证了所提方法的有效性。与现有方案相比，该方法将通信开销降低了最高43.75%，尤其适用于资源受限的海上风电场环境。