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文檔簡介
1、隨著近年來無線通信技術、傳感器技術、低功耗嵌入式技術以及一系列相關技術的高速發(fā)展和廣泛應用,無線傳感器網(wǎng)絡的實用性和可靠性都得到極大提升,被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、軍事目標跟蹤、自然災害救助和健康監(jiān)護等多種領域。但傳感器節(jié)點資源受限的特性在一定程度上限制了無線傳感器網(wǎng)絡的進一步發(fā)展。數(shù)據(jù)融合技術作為無線傳感器網(wǎng)絡中一種有效的節(jié)能手段,能夠有效地去除網(wǎng)絡中的冗余數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)包的傳輸,從而有益于提高網(wǎng)絡的整體運行速率,延長網(wǎng)絡的生命周期。然而
2、,惡劣的部署環(huán)境使得數(shù)據(jù)融合過程中數(shù)據(jù)的機密性和完整性保護等方面出現(xiàn)諸多安全問題。攻擊者能夠通過竊聽、篡改、偽造等惡意行為來破壞網(wǎng)絡系統(tǒng)安全。因此,如何確保數(shù)據(jù)融合的安全性是無線傳感器網(wǎng)絡研究領域中非常有實際意義的研究課題。
針對無線傳感器網(wǎng)絡中的安全數(shù)據(jù)融合問題,本文主要從兩個方面進行深入研究:一是保護數(shù)據(jù)端到端的機密性,確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被未授權實體訪問;二是保護數(shù)據(jù)端到端的完整性,確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被惡意篡改。此
3、外,在保證數(shù)據(jù)融合安全性的同時,也考慮到了節(jié)約能耗的問題。本文主要貢獻如下:
(1)在對已有數(shù)據(jù)融合技術總結的基礎上,針對融合函數(shù)單一的問題,提出了一個可恢復安全數(shù)據(jù)融合方案。在該方案中,基站可以恢復出原始數(shù)據(jù),從而不必受融合函數(shù)的限制,能夠對原始數(shù)據(jù)進行任意所需的處理。該方案利用對稱同態(tài)加密方案來保護數(shù)據(jù)端到端的機密性,利用一個高效的基于身份的簽名方案來提供數(shù)據(jù)端到端的完整性檢測。該方案與以往可恢復安全數(shù)據(jù)融合方案不同的是,
4、融合節(jié)點不僅負責融合來自成員節(jié)點的數(shù)據(jù),并對收到的數(shù)據(jù)進行驗證,從而可以實現(xiàn)網(wǎng)內虛假數(shù)據(jù)過濾。除此之外,融合節(jié)點對發(fā)往基站的消息進行簽名,來保證授權融合。這樣一來,基站可以驗證收到的數(shù)據(jù)是否是來自合法的融合節(jié)點,確保收到的數(shù)據(jù)是有效的。分析結果表明,該方案在很好地保護數(shù)據(jù)機密性和完整性的同時極大地減少了能量消耗。
(2)在廣泛研究和分析其他數(shù)據(jù)融合方案的基礎上,針對基站難以解密融合數(shù)據(jù)的問題,提出了一個無線傳感網(wǎng)中基于OU同態(tài)
5、加密算法的可快速解密的安全數(shù)據(jù)融合方案。該方案使用OU同態(tài)加密算法來保護數(shù)據(jù)端到端的機密性,使用消息認證碼來實現(xiàn)網(wǎng)內虛假數(shù)據(jù)過濾,利用同態(tài)消息認證碼算法來保護數(shù)據(jù)端到端的完整性。與其他方案不同的是,該方案即使在融合結果很大的情況下,基站仍然能夠快速解密獲得原始密文,而其他方案很可能無法解密密文,或基站一直忙于解密而造成系統(tǒng)癱瘓。此外,該方案中到達基站處的每個簇的數(shù)據(jù)包是單獨認證的,不必等到所有簇的數(shù)據(jù)均到達才認證,這樣一來,如果一個簇的
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