無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合安全問(wèn)題的研究.pdf

1、數(shù)據(jù)融合作為一種節(jié)能技術(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用，它能夠有效地去除傳感器節(jié)點(diǎn)在信息采集階段產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)，降低節(jié)點(diǎn)間的通信開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算負(fù)載，在延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)工作壽命的同時(shí)，能夠有效縮短系統(tǒng)決策時(shí)間。但是，數(shù)據(jù)融合技術(shù)的廣泛應(yīng)用也使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)機(jī)密性、隱私性和完整性保護(hù)等方面暴露出了很多問(wèn)題。攻擊者能夠通過(guò)竊聽(tīng)、篡改、偽造等惡意行為來(lái)破壞網(wǎng)絡(luò)安全性能。因此，如何解決數(shù)據(jù)融合過(guò)程中出現(xiàn)的安全問(wèn)題已成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)課

2、題。
　　論文通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)進(jìn)行研究和分析，將研究工作的重點(diǎn)集中在數(shù)據(jù)隱私性保護(hù)技術(shù)、節(jié)點(diǎn)信譽(yù)評(píng)價(jià)機(jī)制、同態(tài)加密技術(shù)以及同態(tài)MAC技術(shù)上。論文的研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.61371071)、北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.4132057)、北京市教育委員會(huì)學(xué)科建設(shè)與研究生建設(shè)項(xiàng)目的支持。論文的主要研究工作和成果如下:
　　1、提出了基于數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分割混合技術(shù)的安全數(shù)據(jù)融合方案ESM

3、ART。該方案通過(guò)對(duì)原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)差異性分割來(lái)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)隱私性提供有效保護(hù)。在ESMART方案下，竊聽(tīng)者難以捕獲到完整的數(shù)據(jù)切片，也無(wú)法對(duì)竊聽(tīng)到的數(shù)據(jù)切片進(jìn)行有效復(fù)原。該方案在提高隱私數(shù)據(jù)保護(hù)性能的同時(shí)，還能夠有效地控制節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸量，降低了節(jié)點(diǎn)的通信開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算負(fù)載。仿真結(jié)果表明，與同類(lèi)型的數(shù)據(jù)隱私性保護(hù)方案相比，ESMART方案在數(shù)據(jù)融合精確度、能量消耗水平等方面都有著明顯的性能優(yōu)勢(shì)，具有很好的實(shí)用價(jià)值。

4、　　2、為了抵御網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部攻擊，論文提出了基于信譽(yù)的安全數(shù)據(jù)融合方案SRDA。該方案通過(guò)部署Watch Dog和局部離群值檢測(cè)等機(jī)制來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并針對(duì)節(jié)點(diǎn)特征行為提出了相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)行為信譽(yù)值低于預(yù)設(shè)門(mén)限值時(shí)，信譽(yù)評(píng)價(jià)機(jī)制將判定該節(jié)點(diǎn)為惡意節(jié)點(diǎn)并將其隔離。仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，SRDA方案在節(jié)點(diǎn)能耗水平、數(shù)據(jù)融合精確度以及惡意節(jié)點(diǎn)識(shí)別效率等方面都有著明顯優(yōu)于其他同類(lèi)型安全方案的性能水平。
　　3、提出了基于同態(tài)加密

5、技術(shù)的安全數(shù)據(jù)融合方案ECC-SDAI，方案中使用了具有加法同態(tài)性的橢圓曲線加密機(jī)制，保證了節(jié)點(diǎn)隱私數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)融合過(guò)程中始終處于密文狀態(tài)，融合節(jié)點(diǎn)可直接對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行融合操作，有效地保護(hù)了數(shù)據(jù)的機(jī)密性和隱私性，實(shí)現(xiàn)了端到端的安全數(shù)據(jù)融合。在此基礎(chǔ)上，ECC-SDAI方案通過(guò)構(gòu)建兩個(gè)相互獨(dú)立的樹(shù)形融合網(wǎng)絡(luò)，使基站能夠?qū)?shù)據(jù)融合結(jié)果的完整性進(jìn)行有效驗(yàn)證。仿真實(shí)驗(yàn)和安全性能分析結(jié)果表明，ECC-SDAI方案在網(wǎng)絡(luò)安全強(qiáng)度、節(jié)點(diǎn)通信開(kāi)銷(xiāo)以及數(shù)據(jù)