兩層傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全Top-k查詢協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等多個領(lǐng)域。兩層傳感器網(wǎng)絡(luò)作為傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的延伸和發(fā)展，因其良好的可擴(kuò)展性、有效的能耗和空間節(jié)省、高效的查詢處理能力等特點，已被越來越多的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)所采用。在這種兩層架構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，存儲節(jié)點作為傳感節(jié)點與Sink之間的中間層，既接收并存儲來自傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)，又負(fù)責(zé)處理來自Sink的查詢。存儲節(jié)點在兩層傳感器網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)任的重要角色，使其在敵對環(huán)境中更容易受到攻擊者的攻擊。一個因攻擊

2、而妥協(xié)的存儲節(jié)點不僅會暴露存儲在其上面的敏感數(shù)據(jù)，更有可能偽造虛假的查詢結(jié)果反饋給Sink，給整個網(wǎng)絡(luò)造成了極大的安全威脅。因此，如何設(shè)計一種安全的查詢協(xié)議，在保證存儲節(jié)點正確執(zhí)行查詢的同時，又能有效保護(hù)感知數(shù)據(jù)的隱私性和查詢結(jié)果的完整性已成為人們亟待解決的問題。
　　本文針對傳感器網(wǎng)絡(luò)中典型的Top-k查詢，圍繞兩層傳感器網(wǎng)絡(luò)的隱私保護(hù)和查詢結(jié)果完整性驗證的問題展開研究，主要工作如下:
　　(1)提出了一種安全可驗證的to

3、p-k查詢協(xié)議SVTQ，SVTQ能夠在保護(hù)感知數(shù)據(jù)隱私性和查詢結(jié)果完整性的情況下使得存儲節(jié)點執(zhí)行正確的查詢處理。為保護(hù)數(shù)據(jù)隱私，我們提出了一種新穎的質(zhì)數(shù)融合技術(shù)，該技術(shù)使得存儲節(jié)點能夠在不知道感知數(shù)據(jù)真實值的情況下正確執(zhí)行查詢處理。為驗證查詢結(jié)果的完整性，我們進(jìn)一步提出差值鏈的思想，從而使得每個傳感節(jié)點所采集的數(shù)據(jù)構(gòu)成一條隱形的數(shù)據(jù)鏈，Sink通過檢測查詢結(jié)果中差值鏈的完好與否來判斷查詢結(jié)果的完整性。理論分析和實驗結(jié)果表明，SVTQ在保

4、護(hù)數(shù)據(jù)隱私性和查詢結(jié)果完整性的同時比已有工作具有更低的通信和空間開銷。
　　(2)提出了一種隱私保護(hù)的動態(tài)top-k查詢協(xié)議PPDT。為滿足用戶多樣化的查詢需求，我們首先提出了一種新的查詢類型稱之為動態(tài)top-k查詢。動態(tài)top-k查詢能夠基于用戶對不同感知數(shù)據(jù)的傾向和偏好，由用戶設(shè)置查詢權(quán)值來實現(xiàn)動態(tài)的top-k數(shù)據(jù)查找。同時，為了保證該種查詢下的數(shù)據(jù)隱私，我們提出了一種安全查詢協(xié)議PPDT。PPDT使得存儲節(jié)點能夠在不知道感知