Akıllı şebekelerde mahremiyet korumalı veri toplama protokolü
Privacy preserving data gathering protocol in smart grids
Yazar: DİLAN MERT
Danışman: DOÇ. DR. SUAT ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Geleneksel şebekenin (GŞ) artan elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayamaması ile birlikte üretim ve dağıtım sistemlerinin yönetimi için yetersiz kalmıştır. Akıllı Şebekeler (AŞ), günümüzün elektrik enerjisi yönetim problemi için etkin ve kullanıcı dostu bir çözüm olarak sunulmaktadır. Ancak, AŞ'ler ile birlikte GŞ'ler için düşünülmeyen yeni gizlilik problemleri ortaya çıkmıştır. Örneğin, elektrik kullanım miktarını elde eden üçüncül sistemler, kullanıcının günlük yaşam desenine de ulaşabilmektedir. Bu tez çalışmasında, bu probleme çözüm aranmış ve mahremiyet korumalı bir veri toplama protokolü sunulmuştur. Önerilen protokolde mahremiyet koruma Zaman Karışıklığı (ZK) ve Shamir'in Gizli Paylaşım (SSS) şeması teknikleri ile sağlanmaktadır. Akıllı sayaçlar (AS) elektrik tüketim değerlerini içeren mesajlar oluşturmaktadır. Bu mesajlara daha sonra ZK oluşturmak için Laplace Dağılımına göre gecikme uygulanmakta ve SSS şemasına göre mesajlar parçalara ayrılarak her bir parça farklı yönlendirmelerle Veri Toplama Merkezine (VTM) gönderilmektedir. Önerilen protokol, veri ve zaman gizliliği açısından değerlendirilmiştir. Değerlendirme amacı ile tez çalışmasında AŞ yapısına uygun ZK ve SSS şemasını uygulayabilen bir benzetim ortamı geliştirilmiştir. Bu ortam üzerinde gerçekleştirilen gizlilik analizi ve benzetim sonuçlarına göre mahremiyet korumalı bir veri toplama sağlandığı görülmüştür.

Abstract:
As a result of dramatically increasing electricity power need, traditional grid has been inadequate to manage the energy generation and distribution systems. Smart Grid is presented as an efficient and user-friendly solution for today's energy management and generation problem. However, Smart Grid (SG) introduces several privacy issues that do not exist in traditional grids.  For example, with SG it is possible for attackers to obtain consumers' daily life patterns from their electric usage data. In this thesis, we tackle with this problem and propose a novel privacy-preserving data gathering protocol for SGs. The proposed protocol provides privacy with Temporal Perturbation (TP) and Shamir's Secret Sharing (SSS) Scheme techniques. In the proposed protocol, smart meters generate messages that contains electricity consumption information. Then, messages are delayed based on Laplace Distribution in order to generate TP and messages are divided into parts based on SSS scheme. Every part is sent to the Data Collection Center with different routing paths. The Proposed protocol is evaluated in terms of data and time privacy. A simulation environment that is appropriate for SG and is able to perform TP and SSS scheme is developed to evaluate the proposed protocol. With privacy analysis and simulation results, it is shown that the proposed protocol provides privacy preserving data gathering.