智能电网装设了大量的智能设备,它们实时测量电力数据并通过通信网络传输信息。其中,双向通信是智能电网的重要特征,它在辅助电网各设备间交互的同时,也给电网带来了信息安全隐患和隐私问题。信息安全是智能电网运行的基础,而认证技术是保证信息安全的一门关键技术,本文研究智能电网环境下智能电表的认证协议,内容如下:（1）对Mahmood等人设计的基于双线性对的智能电表匿名两方认证协议、Wu等人设计的智能电表匿名两方认证协议以及Mahmood等人设计的基于身份的智能电表匿名两方认证协议进行详细的安全性分析,指出这些认证协议尚未被发现的安全缺陷,并总结较容易忽略的安全需求——匿名性、已知会话特定临时信息安全和抗内部特权人员攻击。（2）根据智能电表与电力控制中心间通信的安全需求,设计一个基于身份的智能电表匿名两方认证协议。该协议的认证应用了基于身份的密码系统,并在注册阶段做了修改,以抵挡内部威胁;重要信息经过包装才传输,以提供匿名和提高安全性;简化智能电表侧的认证操作,以提高智能电表侧的综合性能;会话密钥由多个数据构建,包括长期数据、临时数据等,以提供会话密钥保密性,从而确保后续通信安全。（3）依据移动设备在服务器的协助下访问智能电表的安全需求,设计一个适用于智能电表的基于混沌映射的匿名三方认证协议。该协议应用了混沌映射、Hash函数、对称密码系统等;其中,利用对称密码系统确保传输信息的安全和隐私保护;通过检验Hash函数值实现相互认证;利用混沌映射以方便构建会话密钥,并提供保密性。（4）分别分析上述设计的认证协议的安全性能,主要包括:BAN逻辑证明——验证协议的正确性,安全模型证明——证明协议是语义安全的,Pro Verif工具分析——模拟协议的运行并检验协议的安全性,非正式安全分析——全面论述协议所能满足的安全需求。分析结果表明,本文设计的两个智能电表认证协议是足够安全的。（5）将上述设计的认证协议与现有的同类型协议进行综合性能分析和比较,包括安全性能比较、计算成本比较和通信成本比较。结果表明,本文设计的两个智能电表认证协议具有良好的综合性能,具有实用性。