(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスマートメータおよび中央エンティティ装置を有するスマートグリッドの動作方法において、前記スマートメータは、少なくとも１つの物理測定量を監視するとともに、該少なくとも１つの物理測定量の測定結果を前記中央エンティティ装置に提供するように構成され、
前記スマートグリッドは、前記スマートメータのそれぞれがただ１つのグループに属するようなスマートメータｓｍｉのグループＧに分割され、
前記グループＧのうちの１つのグループのすべてのスマートメータｓｍｉが、双準同型暗号方式Ｅｋｉを適用することによって自己の測定値ｅｉを暗号化し、それを前記中央エンティティ装置へ送信し、
グループごとに１つのスマートメータが鍵アグリゲータ装置に指定され、該グループのすべてのスマートメータｓｍｉが前記暗号化のために使用される自己の鍵ｋｉを該鍵アグリゲータ装置へ送信し、
前記鍵アグリゲータ装置が、すべての受信した鍵ｋｉの集約値を計算し、集約鍵Ｋを前記中央エンティティ装置へ送信し、
前記中央エンティティ装置が、すべての受信した暗号化された測定値ｅｉを集約し、前記集約鍵Ｋを使用することにより該集約値を復号する
ことを特徴とする、スマートグリッドの動作方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの特定の物理測定量が、消費単位の電気エネルギー消費であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中央エンティティ装置がエネルギー供給元であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
スマートメータｓｍｉの前記グループＧが、特定の建物、通り、または村に属するスマートメータｓｍｉを同じグループに入れることによって構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記スマートメータｓｍｉが前記少なくとも１つの特定の物理測定量を定期的な時間間隔で前記中央エンティティ装置に報告することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記スマートメータｓｍｉが、セキュアなチャネルを通じて前記少なくとも１つの特定の物理測定量を前記中央エンティティ装置に報告することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
グループＧ内で鍵アグリゲータ装置として指定されるスマートメータｓｍｉがときどき変更されること、および
前記鍵アグリゲータ装置の変更は、鍵アグリゲータ装置として指定されているスマートメータｓｍｉが機能停止した場合、グループＧを退出した場合、および悪意で動作している場合の少なくとも１つの場合に実行されること
の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記鍵アグリゲータ装置が、セキュアなチャネルを通じて、集約鍵Ｋを前記中央エンティティ装置へ送信し、および／または、
前記鍵アグリゲータ装置は、それぞれのグループＧのスマートメータｓｍｉが機能停止したとき、または該グループを退出したとき、または該グループに加入したときに、集約鍵Ｋを前記中央エンティティ装置へ送信する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
報告期間ｊが規定され、各スマートメータｓｍｉが、前記少なくとも１つの特定の物理測定量を暗号化するために報告期間ごとに異なる鍵ｋｉ，ｊを使用し、
各報告期間ｊに対する前記鍵ｋｉ，ｊは、グループＧのすべてのスマートメータｓｍｉの集約鍵Ｋが同一のままにとどまるように計算されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
同一グループＧのスマートメータｓｍｉがリングとして構成され、
各スマートメータは、前記リング内の後続のスマートメータへ乱数値δｉ，ｊを送信し、
各スマートメータｓｍｉは、後続の報告期間ｊに対する新たな鍵ｋｉ，ｊを確立するために、先行する報告期間ｊ−１で使用された自己の鍵ｋｉ，ｊ−１から前記リング内の次のスマートメータへ送信される乱数値δｉ，ｊを減算し、前記リング内の先行するスマートメータから受信された乱数値δｉ−１，ｊを加算することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記鍵アグリゲータ装置が、スマートメータｓｍｉから鍵を受信した後、肯定応答トークンにより応答することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記スマートメータｓｍｉが、前記中央エンティティ装置への前記少なくとも１つの特定の物理測定量の自己の報告に前記肯定応答トークンを含め、
前記中央エンティティ装置が、前記トークンを含まないスマートメータｓｍｉからの測定値報告を拒絶するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記中央エンティティ装置が、トークンを含むスマートメータｓｍｉからの測定値報告を受信した後、別のトークンにより前記鍵アグリゲータ装置に応答し、
前記鍵アグリゲータ装置が、前記中央エンティティ装置から前記トークンを受信した後、対応するスマートメータｓｍｉから受信された前記鍵を受理することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記トークンは、前記中央エンティティ装置が集約された暗号化された測定値ｅｉを復号することができない場合にのみそれぞれの測定結果に付加されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
複数のスマートメータを有するスマートグリッドにおいて、前記スマートメータは、少なくとも１つの物理測定量を監視するとともに、該少なくとも１つの物理測定量の測定結果を中央エンティティ装置に提供するように構成され、
前記スマートグリッドは、前記スマートメータのそれぞれがただ１つのグループに属するようなスマートメータｓｍｉのグループＧに分割され、
前記グループＧのうちの１つのグループのすべてのスマートメータｓｍｉが、双準同型暗号方式Ｅｋｉを適用することによって自己の測定値ｅｉを暗号化し、それを前記中央エンティティ装置へ送信するように構成され、
グループＧごとに１つのスマートメータが鍵アグリゲータ装置に指定され、該グループのすべてのスマートメータｓｍｉが前記暗号化のために使用される自己の鍵ｋｉを該鍵アグリゲータ装置へ送信し、
前記鍵アグリゲータ装置が、すべての受信した鍵ｋｉの集約値を計算し、集約鍵Ｋを前記中央エンティティ装置へ送信する手段を有し、
前記中央エンティティ装置が、すべての受信した暗号化された測定値ｅｉを集約し、前記集約鍵Ｋを使用することにより該集約値を復号するように構成される
ことを特徴とするスマートグリッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスマートメータを有するスマートグリッドおよびスマートグリッドの動作方法に関する。前記スマートメータは、少なくとも１つの物理測定量を監視するとともに、該少なくとも１つの物理測定量の測定結果を中央エンティティに提供するように構成される。
【背景技術】
【０００２】
頭書のようなスマートグリッドがますます重要性を増している。特に電気エネルギー配電の分野において、広域の配電網（配電グリッド）は、家庭への電気の導入以来最大の技術転換に差しかかっている。われわれの家庭や職場に電力を配電する旧式のインフラストラクチャは、スマートグリッドと呼ばれるデジタルシステムの集合体で置換されつつある。このグリッドは、エネルギー使用の監視、制御、および予測をする顧客および公益事業体の能力を向上させるように、従来の電気システムを現代化したものである。
【０００３】
各顧客サイトにおける使用量監視・報告装置はスマートメータと呼ばれる。これは一種の「インテリジェント」なカウンタである。スマートメータは、今日、われわれの多くの家庭の戸外に付設された電気メータをコンピュータ化した代替物である。通常、スマートメータは、プロセッサ、不揮発性ストレージ、および通信設備を含む。多くの点で、スマートメータの外観および機能は簡易な従来機種と同じであるが、その追加機能によってさらに有用になっている。追加機能としては、特に、時刻の関数として使用量を追跡すること、ソフトウェアにより顧客を遮断すること、あるいは問題がある場合にアラームを送出することが挙げられる。
【０００４】
スマートメータは、（ほとんど）即時にエネルギー消費測定値をエネルギー供給元に提供することができる。これはスマートグリッドにとってきわめて有益である。というのは、これにより、さまざまな利点のうちでもとりわけ、エネルギー使用の監視、制御および予測の能力が向上するからである。しかし、プライバシーの問題が生じる可能性がある。というのは、このような監視により、図１に示すように、エンドユーザが在宅であること、各時点にどの電気機器を使用しているか、あるいは自宅でのユーザの日常習慣さえもが知られる可能性があるからである。したがって、スマートグリッド配備のリスクは、顧客が「透過的な」顧客になってしまうという危険にある。というのも、個々の消費データの監視および（悪意の可能性のある）分析により、顧客のライフスタイルについて広範囲に及ぶ結論を引き出すことが可能となるからである。
【０００５】
なお、本明細書は、概ね電気エネルギー消費を監視するスマートメータに関するが、家庭における水、ガス、熱等の消費を測定することも可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、頭書のようなスマートグリッドおよびスマートグリッドの動作方法において、実施の容易なメカニズムを使用することにより、エンドユーザ／顧客のプライバシーが確実かつ効率的に保護されるような改良およびさらなる展開を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法によって達成される。この請求項に記載の通り、本方法は、以下のステップを備えたことを特徴とする。すなわち、
前記スマートグリッドは、前記スマートメータのそれぞれがただ１つのグループに属するようなスマートメータｓｍｉのグループＧに分割され、
前記グループのうちの１つのグループのすべてのスマートメータｓｍｉが、双準同型暗号方式Ｅｋｉを適用することによって自己の測定値ｅｉを暗号化し、それを前記中央エンティティＥＳへ送信し、
グループごとに１つのスマートメータが鍵アグリゲータに指定され、該グループのすべてのスマートメータｓｍｉが前記暗号化のために使用される自己の鍵ｋｉを該鍵アグリゲータへ送信し、
前記鍵アグリゲータが、すべての受信した鍵ｋｉの集約値を計算し、集約鍵Ｋを前記中央エンティティＥＳへ送信し、
前記中央エンティティＥＳが、すべての受信した暗号化された測定値ｅｉを集約し、前記集約鍵Ｋを使用することにより該集約値を復号する。
【０００８】
また、上記の目的は、請求項２１の構成を備えたスマートグリッドによって達成される。この請求項に記載の通り、本スマートグリッドは、以下のことを特徴とする。すなわち、前記スマートグリッドは、前記スマートメータのそれぞれがただ１つのグループに属するようなスマートメータｓｍｉのグループＧに分割され、
前記グループのうちの１つのグループのすべてのスマートメータｓｍｉが、双準同型暗号方式Ｅｋｉを適用することによって自己の測定値ｅｉを暗号化し、それを前記中央エンティティＥＳへ送信するように構成され、
グループごとに１つのスマートメータが鍵アグリゲータに指定され、該グループのすべてのスマートメータｓｍｉが前記暗号化のために使用される自己の鍵ｋｉを該鍵アグリゲータへ送信し、
前記鍵アグリゲータが、すべての受信した鍵ｋｉの集約値を計算し、集約鍵Ｋを前記中央エンティティＥＳへ送信する手段を有し、
前記中央エンティティＥＳが、すべての受信した暗号化された測定値ｅｉを集約し、前記集約鍵Ｋを使用することにより該集約値を復号するように構成される。
【０００９】
本発明によって認識されたこととして、物理測定変数、特にエネルギー消費の測定値の双準同型暗号化／復号を使用することにより、測定値の完全性および機密性を保証することができる。この点で、本発明は、エンドユーザのプライバシーについて、例えばそのエネルギー消費習慣に関してプライバシーの保護を達成するために、スマートメータによる計測のためのプライバシー対応アーキテクチャを提供する。本発明は、中央エンティティが個別のスマートメータの測定値を見出すことを防止しながら、それらの集約値を知ることを可能にする。
【００１０】
換言すれば、中央エンティティには、暗号化された値（個別のスマートメータの報告）の集約値が提供される。中央エンティティは、このような個別の値を復号することはできないが（これによりユーザのプライバシーを保護する）、双準同型暗号化により、それらの集約値を復号することはできる。双準同型暗号方式は、平文空間および鍵空間の両方に関して準同型となっている対称暗号方式である。したがって、各ユーザのプライバシーを保護しながら、中央エンティティ、例えば電力供給元は、その顧客によって必要とされるエネルギー（あるいは場合により水、ガス、熱等）の量を正確に監視することができる。これは、配電網の技術的動作にとって必要ではないが、その情報は、電気エネルギーの取引に使用可能である。今日でも、各電力供給元は、特定の時点においてその顧客によって使用されるエネルギー量の一部を購入しなければならない。しかし、これは現在では、（通年での顧客の全体的な電力消費を用い、過去の経験に基づくある負荷曲線を仮定して）推定に基づいている。さらに、ある特定のグループのエネルギー使用量に関する集約された最新の情報は、近い未来における配電網の負荷に関する予測を改善する可能性がある。この情報は、例えばどの発電所を使用すべきかを計画するのに有用である。
【００１１】
本発明によれば、スマートメータのグループ化により、報告の発信者と当該報告とを相互に結びつけることが不可能になるため、中央エンティティに対してそれらのスマートメータのプライバシーが保護される。また、上記のようにして鍵アグリゲータを配備することにより、（ｉ）他のメンバの鍵を知る者は（鍵アグリゲータを除いて）なくなり、（ｉｉ）中央エンティティはそれぞれの鍵をそのグループからのそれぞれの受信した測定値と結びづけたり関係づけたりすることができないので、アグリゲータが悪意で動作したり、受信した鍵を中央エンティティと共有したりしても問題はない。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの特定の物理測定量が、消費単位、特に家庭、企業、工場等の電気エネルギー消費であるようにしてもよい。このような場合、中央エンティティはエネルギー供給元であってもよい。これに関して、注意すべき重要な点であるが、電力供給元は、配電網プロバイダと必ずしも同一ではない（ただし、場合によっては実際に同一である）。
【００１３】
スマートメータのグループの構造化された自然な構成に関して、スマートメータのグループは、例えば特定の建物、通り、近隣、村等に属するすべてのスマートメータを同じグループに入れることによって構成されるようにしてもよい。なお、いずれの場合でも、同じグループ内のすべてのスマートメータは、同じエネルギー供給元にも属する。例えば、グループＧｋは、次式によって構成される。
【００１４】
【数１】
0005500666.tif 000002
【００１５】
中央エンティティを確実に最新に保つことに関して、スマートメータが自己の測定値を定期的な時間間隔（これを報告期間とみなしてもよい）で中央エンティティに報告するようにしてもよい。
【００１６】
有利な態様として、セキュアなデータ送信を保証するために、スマートメータは、セキュアなチャネルを通じて自己の測定値を中央エンティティに報告するようにしてもよい。セキュアなチャネルの確立は、認証メカニズムの使用を必要とする。理論的には、任意の認証メカニズムが使用可能である。権限のあるスマートメータのグループのメンバとしてのみスマートメータを認証するために最も適切なのは、グループ署名または匿名クレデンシャル方式である。結果として、鍵アグリゲータは、各スマートメータによって送信された値を、たとえその鍵を知っても復号することはできないことが保証される。というのは、値はセキュアなチャネルを通じて中央エンティティへ送信されるからである。
【００１７】
セキュリティをさらに向上させることに関して、グループごとに１つのスマートメータが鍵アグリゲータとして周期的にのみ指定されるようにしてもよい。すなわち、グループ内で鍵アグリゲータとして指定されるスマートメータがときどき変更されるようにしてもよい。特に、鍵アグリゲータの変更は、鍵アグリゲータとして指定されているスマートメータが機能停止した場合、グループを退出した場合、および／または悪意で動作していることがわかった場合に実行されるようにしてもよい。いずれの場合でも、グループの残りのメンバのスマートメータはセキュアな形で自己の鍵を鍵アグリゲータへ送信するようにしてもよい。
【００１８】
鍵アグリゲータは、すべてのグループメンバの鍵を受信した後、以下のようにそれらを集約することにより集約鍵Ｋを得る。
【００１９】
【数２】
0005500666.tif 000003
【００２０】
そして、鍵アグリゲータは、セキュアなチャネルを通じて、集約鍵Ｋを中央エンティティへ送信する。シグナリングオーバーヘッドをできるだけ低く保つために、集約鍵Ｋは、最初は、すなわち、スマートメータのグループの測定報告の最初の期間に関しては、１度だけ中央エンティティへ送信されるようにしてもよい。その後、集約鍵Ｋは、１つのスマートメータが機能停止したとき、および／またはそれぞれのグループを退出したとき、またはそれぞれのグループに加入／参加したときにのみ、中央エンティティへ送信されればよい。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、報告期間が規定され、グループの各スマートメータが、報告期間ごとにその期間の測定値を暗号化するために異なる鍵を使用する。報告期間ごとにスマートメータの鍵を変更することにより、プロセスのセキュリティがさらに向上する。というのは、これにより、悪意のある参加者が測定値を復号することはほとんど不可能となるからである。有利な態様として、中央エンティティ側での簡易な復号を可能にするために、各報告期間ごとに使用される鍵は、グループのすべてのスマートメータのすべての鍵の集約値が常に同一のままにとどまるように、すなわち集約鍵Ｋが一定にとどまるように、計算されてもよい。結果として、すでに上記で概説したように、鍵アグリゲータから中央エンティティへの集約鍵Ｋの報告メッセージ数を最小化することができる。
【００２２】
特定実施形態において、同一グループ内のスマートメータが「リング」を形成するようにしてもよい。この場合、各スマートメータは、セキュアなチャネルを通じて、リング内の次のスマートメータへ乱数値δを送信する。乱数値δは、次のように、当該スマートメータの鍵から減算され、次のスマートメータの鍵に加算される。
【００２３】
【数３】
0005500666.tif 000004
【００２４】
換言すれば、各スマートメータｓｍｉは、後続の報告期間ｊに対する新たな鍵ｋｉ，ｊを確立するため、先行する報告期間ｊ−１に使用されたその鍵ｋｉ，ｊ−１から、リング内の次のスマートメータへ送信される乱数値δｉ，ｊを減算し、リング内の先行するスマートメータから受信された乱数値δｉ−１，ｊを加算する。
【００２５】
グループ内のスマートメータが機能停止するか、または動作に障害あるいは悪意があり、その鍵を鍵アグリゲータへ送信するが、対応する暗号化された測定値は送信しないこと（またはその逆）によってシステムを破壊しようとしている場合、中央エンティティは、正しい復号を実行することができない。
【００２６】
この問題に取り組み、悪意／障害のあるスマートメータを防ぐため、好ましい実施形態によれば、以下で「トークン方式」と称する追加的なメカニズムを適用してもよい。この「トークン方式」は次のように実現可能である。
【００２７】
ａ）各スマートメータｓｍｉが、セキュアなチャネルを通じて、自己の鍵ｋｉｊを鍵アグリゲータＫＡへ送信する。
ｂ）鍵アグリゲータＫＡは、スマートメータから鍵を受信した後、肯定応答トークン（以下ＡＣＫトークンという）ＴＫＡ，ｉにより応答する。
ｃ）次に、各スマートメータｓｍｉは、ＡＣＫトークンＴＫＡ，ｉとともに、暗号化された測定値Ｅｋｉ，ｊ（ｅｉｊ）を中央エンティティへ送信する。
ｄ）中央エンティティは、このようなトークンとともに到着するスマートメータからの暗号化された測定値のみを受理する。
ｅ）中央エンティティは、鍵アグリゲータＫＡに対して直接に、別のＡＣＫトークンＴＣＥ，ｉにより応答する。
ｆ）鍵アグリゲータは、このトークンＴＣＥ，ｉを受信した後、ステップａ）で受信した鍵ｋｉｊを実際に受理する。
【００２８】
ステップｄ）は、鍵アグリゲータへ鍵を事前に送信していなければ、暗号化された値を送信することが不可能であることを保証する。そして、ステップｅ）は、スマートメータが、中央エンティティへ暗号化された測定値を送信することなしに、鍵アグリゲータへ自己の鍵を送信することができるという可能性を排除する。
【００２９】
この場合も、シグナリングオーバーヘッドをできるだけ低く保つために、上記で概説したトークン方式は、中央エンティティが暗号化値の集約値を復号することができないような脅威が検出された期間のみ有効化され、その後は通常の動作方式に戻るようにしてもよい。
【００３０】
スマートメータグループの構築、上記の鍵更新メカニズム、および必要なときには「トークン方式」とともに、スマートメータによって生成されるエネルギー消費測定値の上記の双準同型暗号化／復号を適用することにより、中央エンティティ、特にエネルギー供給元が、スマートメータからの（ほとんど）即時の報告を依然として利用することができるシステムが実現される。これにより、例えばエンドユーザの家庭における日常習慣やその機器使用パターンに関してエンドユーザのプライバシーを保護しながら、エネルギー使用をさらに良好に監視、制御、および予測することができる。
【００３１】
本発明を好ましい態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術によるスマートメータによって測定され報告される一個人の家庭の負荷プロファイルを例示する図である。
【図２】スマートメータの２つの異なるグループを有する本発明による方法の実施形態を例示する模式図である。
【図３】本発明の実施形態による、スマートメータ鍵更新の一例が実行されるスマートグリッドの一部を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図２を参照すると、エネルギー供給元（以下ＥＳ）が図示されている。ＥＳは、期間ｊに複数のスマートメータｓｍｉから電力測定値ｅｉｊを受信する。図２に例示した状況においては、ＥＳがスマートメータｓｍｉからの個別の測定値を知ることを回避し、その測定値の集約値のみを知ることが目標である。さらに、中間的なアグリゲータの数値も回避することが目標である。このため、ＥＳは、すべての値を暗号化された状態で受信するが、それらを復号することができてはならない。しかし、いったん集約が行われれば、このような集約値を復号することはできなければならない。
【００３４】
本発明によれば、スマートメータｓｍｉはグループＧ内に「隠蔽」される。グループＧのうちの２つ（グループ１およびグループ２）が図１に示されている。すなわち、各スマートメータｓｍｉはその測定値ｅｉｊを取得し、それを鍵ｋｉｊを用いて暗号方式Ｅを適用することによって暗号化し、セキュアなチャネルを通じて、暗号化された値Ｅｋｉｊ（ｅｉｊ）をＥＳへ送信する。これにより、各スマートメータｓｍｉは、「グループＧ（ｉ）のメンバである」というその真のアイデンティティを隠蔽する。ここで、
【００３５】
【数４】
0005500666.tif 000005
である。
【００３６】
本発明によれば、双準同型暗号方式Ｅが使用される。双準同型暗号方式Ｅは、平文空間および鍵空間の両方に関して加法準同型となっている対称暗号方式である。このような暗号化により、ＥＳは、暗号化された報告の集約値を復号することができるが、暗号化された測定値を個別に復号することはできない。鍵アグリゲータは個別の鍵のみを知っている一方、ＥＳは集約鍵Ｋおよび個別の暗号化された測定値の両方のみを知っている。なお、これらの特徴を有する任意のセキュアな加法双準同型暗号化メカニズムが、本発明において使用可能である。
【００３７】
要約すれば、図２の実施形態において、以下のステップが実行される。以下、それらのステップを、グループ１について説明する。
【００３８】
１）グループ１の各スマートメータｓｍｉ１が、時刻ｊにおいて、自己の鍵ｋｉｊ１を更新し、それを鍵アグリゲータへ送信する。図２の状況では、スマートメータｓｍ３１が現在、鍵アグリゲータとして指定されており、このことは、スマートメータの五角形の形状によって示されている。
【００３９】
２）鍵アグリゲータは、次式に従って、すべての受信した鍵の集約値を計算し、破線で示すように、この集約鍵ＫをＥＳへ送信する。
【００４０】
【数５】
0005500666.tif 000006
このステップは、最初に１回だけ、あるいは、グループのスマートメータが機能停止した場合、グループを退出した場合、またはグループに加入／参加した場合にそのたびごとに実行される。最初ではない場合、鍵アグリゲータは、整合性のため、受信した鍵ｋｉｊ１の集約値が集約鍵Ｋに等しいことをチェックする。
【００４１】
３）各スマートメータｓｍｉ１は、自己の鍵ｋｉｊ１を用いて、時刻ｊにおける自己の消費測定値ｅｉｊを暗号化し、結果としてＥｋｉｊ（ｅｉｊ１）を得る。
【００４２】
４）ＥＳは、暗号化された測定値Ｅｋｉｊ（ｅｉｊ１）∀ｉ、すなわち、
【００４３】
【数６】
0005500666.tif 000007
を受信する。
【００４４】
５）ＥＳは集約値
【００４５】
【数７】
0005500666.tif 000008
を計算する。これは、次の双準同型
【００４６】
【数８】
0005500666.tif 000009
により、
【００４７】
【数９】
0005500666.tif 000010
に等しくなるはずである。
【００４８】
６）そして、ＥＳは、次式によりこの集約値を復号することができる。
【００４９】
【数１０】
0005500666.tif 000011
【００５０】
双準同型暗号化は、次式のように、平文空間および鍵空間の両方に関して加法準同型となっている暗号化である。
【００５１】
【数１１】
0005500666.tif 000012
【００５２】
前述したように、このような暗号化により、ＥＳは、暗号化された報告の集約値を復号することができるが、暗号化された測定値を個別に復号することはできない。鍵アグリゲータは個別の鍵のみを知っている一方、ＥＳは集約鍵Ｋおよび個別の暗号化された測定値の両方のみを知っている。
【００５３】
現在の（悪意のある）鍵アグリゲータとＥＳとの間に共謀があるということが起こる可能性は低いが、そのような場合、鍵アグリゲータは、そのグループのスマートメータの鍵の集約値を送信する代わりに、それらのスマートメータの個別の鍵をＥＳへ送信することができる。そして、ＥＳは、鍵の集合と個別の暗号化された値の集合との間のすべての可能な組合せを試みることにより、個別の暗号化された値を復号しようと試みることが可能である。しかし、個別の鍵は毎回更新され、鍵アグリゲータは周期的に指定されるので、ＥＳが鍵アグリゲータと共謀してこのような攻撃を実行することは計算量的に高価である（そして無駄になる可能性が高い）。
【００５４】
図３は、本発明の実施形態による特定のグループのスマートメータによって使用される鍵の更新プロセスを模式的に例示している。鍵更新は、グループのすべての鍵の集約値、すなわち集約鍵Ｋが、常に一定にとどまるように、報告期間ごとに実行される。この目的のため、同じグループ内のスマートメータは「リング」を形成する。この「リング」において、各スマートメータは、セキュアなチャネルを通じて、リング内の次のスマートメータへ乱数値を送信する。乱数値は、次のように、当該スマートメータの鍵から減算され、次のスマートメータの鍵に加算される。
【００５５】
【数１２】
0005500666.tif 000013
ここで、ｊは現在の報告期間を表し、ｊ−１は前の報告期間を表す。
【００５６】
上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。
【図１】
0005500666.tif 000014
【図２】
0005500666.tif 000015
【図３】
0005500666.tif 000016