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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱私保護數(shù)據(jù)聚合方法研究
李偉 2022/3/28 20:45:06
（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院 江蘇徐州 221000）
摘要：為了提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸安全性能，采用數(shù)據(jù)聚合方法對數(shù)據(jù)加以處理，提出隱私保護數(shù)據(jù)聚合方法研究。該方案將數(shù)據(jù)聚合拆分為3個部分，首先發(fā)送數(shù)據(jù)聚合請求，其次，構(gòu)造安全保護密文，最后安全聚合數(shù)據(jù)。測試結(jié)果顯示，本數(shù)據(jù)聚合方法的應(yīng)用，未出現(xiàn)隱私數(shù)據(jù)遭受攻擊陷入危險問題，并且數(shù)據(jù)完整性較高。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)聚合；隱私數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)安全
Research on privacy protection data aggregation method in Wireless Sensor Networks
Li Wei
(Jiangsu Vocational College of safety technology, Xuzhou, Jiangsu 221000)
Abstract: in order to improve the security of data transmission in wireless sensor networks, data aggregation method is used to process data, and privacy protection data aggregation method is proposed. The scheme divides data aggregation into three parts. Firstly, send data aggregation request, secondly, construct security protection ciphertext, and finally safely aggregate data. The test results show that the application of this data aggregation method has no dangerous problem of private data being attacked, and the data integrity is high.
Keywords: data aggregation; Privacy data; network security
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的提出，解決了特殊環(huán)境下傳感器信息的傳輸問題[1]。然而，傳感器節(jié)點能量較小，限定了傳輸數(shù)據(jù)量，導(dǎo)致該網(wǎng)絡(luò)未能在多個領(lǐng)域的信息采集與傳輸中大面積推廣。數(shù)據(jù)聚合技術(shù)的出現(xiàn)，打破了此僵局，利用該項技術(shù)對數(shù)據(jù)信息加以處理，從中提取敏感信息，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息傳輸幫助較大[2]。然而，數(shù)據(jù)聚合方法發(fā)展較晚，尚未形成完善的聚合方案，在隱私安全保護方面存在較大提升空間[3]。為了完善數(shù)據(jù)聚合方案，本文嘗試引入密鑰分配機制改進方案。
一、消息認(rèn)證碼與密鑰分配機制
消息認(rèn)證碼是一種檢驗數(shù)據(jù)完整性的工具，通過定義一個安全加密函數(shù)，為該函數(shù)構(gòu)造密鑰，通過調(diào)整密鑰函數(shù)參數(shù)，達到修改密鑰的目的[4]。當(dāng)用戶接收到信息后，輸入密鑰開始過濾錯誤消息，對比剩余消息和原消息，判斷當(dāng)前消息是否完整。其中，密鑰可以看作消息的認(rèn)證碼，起到一定消息認(rèn)證作用。
密鑰分配機制是一種采用不同方式對信息進行加密的管理機制，主要包括非交互密鑰對、隨機密鑰分配。其中，非交互密鑰對建立在橢圓曲線上，在該曲線上取兩個點，當(dāng)兩個節(jié)點的密鑰相同時，才可以解密，獲取正確的信息[5]。隨機密鑰分配方法建立在密鑰池的基礎(chǔ)上，每一次加密都是在密鑰池中隨機抽取一個密鑰，作為此部分信息加密工具[6]。
二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及安全攻擊
1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與聚合模型
假設(shè)某個區(qū)域內(nèi)分布多個傳感器節(jié)點，部署節(jié)點后，這些節(jié)點將不再發(fā)生移動。為了解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通道狹窄問題，對此網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)節(jié)點采取聚集處理[7]。該處理方案是將相鄰信道數(shù)據(jù)聚集到一起，從同一條信道中傳輸。如圖1所示為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)聚合模型。
圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)聚合模型
該模型以節(jié)點N1、N2、N3數(shù)據(jù)作為聚合對象，首先將節(jié)點N1、N2的數(shù)據(jù)聚合一起，形成節(jié)點N3數(shù)據(jù)，而后對N4節(jié)點加以處理形成節(jié)點N5，使其可以滿足N3數(shù)據(jù)聚合需求。接下來，對節(jié)點N3和節(jié)點N5數(shù)據(jù)采取聚合處理，生成節(jié)點N6，該節(jié)點輸出的聚合數(shù)據(jù)就是最終聚合模型傳輸結(jié)果，記為BS。
數(shù)據(jù)在聚合之前，需要先發(fā)送聚合請求信息，發(fā)送對象（未完，下一頁）
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