無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)研究與應(yīng)用.pdf

1、在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，簡(jiǎn)稱WSN）中，每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通常具有有限的電量、計(jì)算、存儲(chǔ)、感知和通信能力。節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)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(bào)告給查詢者。為了提高容錯(cuò)和感知質(zhì)量，一個(gè)解決方法是部署高密度的傳感器節(jié)點(diǎn)，與此同時(shí)增加了數(shù)據(jù)冗余，而這些冗余數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中會(huì)帶來(lái)很大的能量消耗開(kāi)銷和沖突。為了克服這些問(wèn)題，傳感器節(jié)點(diǎn)之間需要通過(guò)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(diǎn)的能量消耗，從而達(dá)到延長(zhǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。
　　為了提高傳感器節(jié)點(diǎn)的使用效率，延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期，數(shù)據(jù)聚合是一個(gè)基本的處理方式，它的核心思想是對(duì)來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)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(dá)到延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期、降低通信開(kāi)銷。但數(shù)據(jù)聚合過(guò)程的數(shù)據(jù)交換和中間節(jié)點(diǎn)的計(jì)算可能導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)的泄露，因此如何保護(hù)原始數(shù)據(jù)的隱私性成為數(shù)據(jù)聚合研究中一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。近年來(lái)，數(shù)

3、據(jù)聚合隱私保護(hù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)里已經(jīng)受到了實(shí)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(hù)協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析和研究。
　　通過(guò)對(duì)現(xiàn)有經(jīng)典的CPDA（cluster-based private data aggregation）協(xié)議進(jìn)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(zhǔn)確度的情況下，可以有效阻止了其他節(jié)點(diǎn)獲取隱私數(shù)據(jù)，但是當(dāng)存在失效節(jié)點(diǎn)或者節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包丟失時(shí)，容易造成匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不可靠，同時(shí) CPDA沒(méi)

4、有提供端到端的加密和對(duì)聚合數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)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(hù)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(hù)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(jī)制，并可依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大小，動(dòng)態(tài)調(diào)整門限值，具有良好的實(shí)用性和靈活性；IPIDA協(xié)議中采用同態(tài)加密技術(shù)和HMAC機(jī)制，阻止了中間節(jié)點(diǎn)獲取中間聚合結(jié)果，同時(shí)提供了數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證。本文對(duì)協(xié)議的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了闡述，并分析了協(xié)議的安全性，最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)協(xié)議進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，IRIDA協(xié)議和IPIDA協(xié)議在滿足C