摘要
近些年来，随着人们对用电需求的增加，传统的电网系统面临着前所未有的压力。智能电网（SG）因其可靠性、可持续性和效率而备受关注，它采用人工智能技术、自动化技术和物联网（IoT）技术解决了当今电网系统中实施调配电力，提高输电设备兼容性等问题。渐渐地，SG也逐渐成为了电网中最重要的组成部分。在SG中，在聚合器（AG）和智能电表（SM）之间建立安全通信实现设备双方相互认证和密钥协议是至关重要的，安全的通信是构建 SG 的必要组成部分。然而，以前的提出的大多数认证和密钥管理解决方案在安全性或效率方面都有自己的缺陷，这使得它们难以满足 SG的安全要求。在本文中，为了平衡安全性和效率，我们提出了一种基于扩展的切比雪夫混沌图的高效且可证明安全的认证密钥协议方案，用于SG环境。AG和SM可以通过应用扩展的切比雪夫多项式运算进行相互认证和密钥协议过程，以减少总的计算延迟。所提出的方案为 SM 提供了匿名保护和不可追踪性，实现了完美的前向保密性，并且通过正式的安全分析，能够抵御典型的攻击：包括重放攻击，身份伪造攻击，时间同步攻击和中间人攻击等。并通过使用Canetti和Krawczyk（CK）对抗者模型对该方案的安全性能进行了评估。与已有的方案比较，我们所提出的方案在计算延迟、内存占用等性能方面体现出了更好的优势。在构造的未知攻击的环境中，我们所提出的方案仍展现出了较好的通信性能优势。总之，从性能和安全性两个方面分析，我们所提出的方案在适用于SG环境的身份认证密钥协议领域中都具有一定的优势。
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