無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)隱私保護研究與應用.pdf

1、在無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）中，每一個傳感器節(jié)點通常具有有限的電量、計算、存儲、感知和通信能力。節(jié)點之間通過協(xié)作周期性地感知數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)的聚合結(jié)果報告給查詢者。為了提高容錯和感知質(zhì)量，一個解決方法是部署高密度的傳感器節(jié)點，與此同時增加了數(shù)據(jù)冗余，而這些冗余數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸過程中會帶來很大的能量消耗開銷和沖突。為了克服這些問題，傳感器節(jié)點之間需要通過協(xié)作以減少原始數(shù)據(jù)的

2、發(fā)送量，這樣降低傳感器節(jié)點的能量消耗，從而達到延長傳感器網(wǎng)絡生命周期的目的。
　　為了提高傳感器節(jié)點的使用效率，延長無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期，數(shù)據(jù)聚合是一個基本的處理方式，它的核心思想是對來自不同節(jié)點的原始數(shù)據(jù)進行處理，在不影響結(jié)果的情況下減少數(shù)據(jù)的傳輸量，從而達到延長網(wǎng)絡生命周期、降低通信開銷。但數(shù)據(jù)聚合過程的數(shù)據(jù)交換和中間節(jié)點的計算可能導致原始數(shù)據(jù)的泄露，因此如何保護原始數(shù)據(jù)的隱私性成為數(shù)據(jù)聚合研究中一個關(guān)鍵的問題。近年來，數(shù)

3、據(jù)聚合隱私保護在無線傳感器網(wǎng)絡里已經(jīng)受到了實質(zhì)性的關(guān)注，本文主要的工作即圍繞著數(shù)據(jù)聚合隱私保護協(xié)議的設計和實現(xiàn)進行分析和研究。
　　通過對現(xiàn)有經(jīng)典的CPDA（cluster-based private data aggregation）協(xié)議進行深入分析，本文研究發(fā)現(xiàn) CPDA協(xié)議在保證數(shù)據(jù)準確度的情況下，可以有效阻止了其他節(jié)點獲取隱私數(shù)據(jù)，但是當存在失效節(jié)點或者節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包丟失時，容易造成匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)不可靠，同時 CPDA沒

4、有提供端到端的加密和對聚合數(shù)據(jù)的完整性驗證。在此基礎上，本文提出了提高數(shù)據(jù)可靠性與完整性的數(shù)據(jù)聚合隱私保護協(xié)議IRIDA（Improving Reliability and Integrity for Private Data Aggregation）和提高數(shù)據(jù)隱私性與完整性的數(shù)據(jù)聚合隱私保護協(xié)議IPIDA（ImprovingPrivacy and Integrity for Private Data Aggregation），IRID

5、A協(xié)議中采用(k,n)門限方案和HMAC（Hash-based Message Authentication Code）機制，并可依據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)模大小，動態(tài)調(diào)整門限值，具有良好的實用性和靈活性；IPIDA協(xié)議中采用同態(tài)加密技術(shù)和HMAC機制，阻止了中間節(jié)點獲取中間聚合結(jié)果，同時提供了數(shù)據(jù)的完整性驗證。本文對協(xié)議的設計過程進行了闡述，并分析了協(xié)議的安全性，最后通過仿真實驗對協(xié)議進行了驗證。實驗結(jié)果表明，IRIDA協(xié)議和IPIDA協(xié)議在滿足C