無線傳感器網絡數據隱私保護研究與應用.pdf

1、在無線傳感器網絡（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)點之間通過協作周期性地感知數據、處理數據和傳輸數據，并將數據的聚合結果報告給查詢者。為了提高容錯和感知質量，一個解決方法是部署高密度的傳感器節(jié)點，與此同時增加了數據冗余，而這些冗余數據在網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)點之間需要通過協作以減少原始數據的

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，延長無線傳感器網絡的生命周期，數據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)點的原始數據進行處理，在不影響結果的情況下減少數據的傳輸量，從而達到延長網絡生命周期、降低通信開銷。但數據聚合過程的數據交換和中間節(jié)點的計算可能導致原始數據的泄露，因此如何保護原始數據的隱私性成為數據聚合研究中一個關鍵的問題。近年來，數

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

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

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