【摘要】：針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中隱私暴露、信息篡改、虛假注入等安全問(wèn)題,提出了一種支持完整性驗(yàn)證的隱私保護(hù)融合方案ESIPPA,它可以在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和ID隱私保護(hù)的基礎(chǔ)上偵測(cè)到信息的非法篡改。ESIPPA用加權(quán)的方式對(duì)ID進(jìn)行隱性傳送,同時(shí)將ID號(hào)作為干擾因子引入對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾的干擾公式中,提高隱私保護(hù)的安全性;通過(guò)構(gòu)建雙融合樹(shù)模型,充分利用基站能量多的因素,減少節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān),同時(shí)能夠驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,ESIPPA方案比已有的基于分布式認(rèn)證的完整性保護(hù)數(shù)據(jù)融合方案在通信量方面下降了約7.5%,比DCSA方案下降了約15.4%,同時(shí)也更好地保護(hù)了數(shù)據(jù)的完整性和隱私性。
【圖文】：

共享密鑰Ki，同時(shí)節(jié)點(diǎn)都有自己唯一的ID號(hào)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到查詢號(hào)Xi，對(duì)原始數(shù)據(jù)Di擾動(dòng)Di=Di+h(K|iX|iIDi)modq（q=N×ud，N為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，ud為數(shù)據(jù)上限，h(·)是一個(gè)安全的單向散列函數(shù)）。3.2.2ID保護(hù)對(duì)于基站來(lái)說(shuō)，要想對(duì)擾動(dòng)后的數(shù)據(jù)Di進(jìn)行還原，得到原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，需要知道數(shù)據(jù)的ID號(hào)，同時(shí)基站也需要知道哪些節(jié)點(diǎn)參與了數(shù)據(jù)融合和定位惡意節(jié)點(diǎn)，所以ID號(hào)十分重要，如果明文傳送的話，很容易被竊取和篡改，所以ESIPPA通過(guò)加權(quán)的方式，對(duì)ID號(hào)進(jìn)行隱性傳送，如圖1。通過(guò)加權(quán)的方式可以得到ID號(hào)所對(duì)應(yīng)的權(quán)值：ID111，ID2222ID3223，ID432如上所示，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的時(shí)候，每個(gè)ID號(hào)所對(duì)應(yīng)的權(quán)值就會(huì)儲(chǔ)存在基站中，葉子節(jié)點(diǎn)只需在擾動(dòng)后的數(shù)據(jù)加上這種ID權(quán)值，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送到基站后，通過(guò)查找下面ID權(quán)值表，就可以知道傳送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)。根據(jù)表1可查，權(quán)值為11的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為1，權(quán)值為222的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為2，，權(quán)值為223的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為3，權(quán)值為32的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為4，通過(guò)這種傳送方式就可以將ID號(hào)安全地傳送到基站。3.2.3數(shù)據(jù)還原在基站節(jié)點(diǎn)融合了所有發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)得到Dagg0后，最終的真實(shí)融合結(jié)果為D0=Dagg0-∑i=1Nh(Ki|Xi|IDi)modq（N為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)）。由于基站和每個(gè)節(jié)點(diǎn)共享密鑰K，而且通過(guò)上述ID傳送基站，可以隱性地得到ID號(hào)，根據(jù)密鑰和ID號(hào)，就可以去除加密后的冗余數(shù)據(jù)，最終得到原始數(shù)據(jù)。3.3數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證如圖2所示，在Cluster1中，葉子節(jié)點(diǎn)SNi(i=1,2,3,4)采集到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理發(fā)送給黑色簇頭B1，即SN1→B1:D|1X|MAC(KSN1,D1,X)SN2→B1:

值為11的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為1，權(quán)值為222的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為2，權(quán)值為223的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為3，權(quán)值為32的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)就為4，通過(guò)這種傳送方式就可以將ID號(hào)安全地傳送到基站。3.2.3數(shù)據(jù)還原在基站節(jié)點(diǎn)融合了所有發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)得到Dagg0后，最終的真實(shí)融合結(jié)果為D0=Dagg0-∑i=1Nh(Ki|Xi|IDi)modq（N為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)）。由于基站和每個(gè)節(jié)點(diǎn)共享密鑰K，而且通過(guò)上述ID傳送基站，可以隱性地得到ID號(hào)，根據(jù)密鑰和ID號(hào)，就可以去除加密后的冗余數(shù)據(jù)，最終得到原始數(shù)據(jù)。3.3數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證如圖2所示，在Cluster1中，葉子節(jié)點(diǎn)SNi(i=1,2,3,4)采集到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理發(fā)送給黑色簇頭B1，即SN1→B1:D|1X|MAC(KSN1,D1,X)SN2→B1:D|2X|MAC(KSN2,D2,X)SN3→B1:D|3X|MAC(KSN3,D3,X)SN4→B1:D|4X|MAC(KSN4,D4,X)其中查詢號(hào)X是為了防止節(jié)點(diǎn)的重放攻擊，保證數(shù)據(jù)的新鮮性。黑色簇頭B1接受到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)SNi發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，計(jì)算融合值A(chǔ)ggB1=Agg(DSN1,DSN2,DSN3,DSN4)，發(fā)送給B2。同理B2將本簇的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，發(fā)送融合值給基站BS：B1→B2:AggB1|X|MAC(KB1,AggB1,X)B2→BS:AggB2|X|MAC(KB2,AggB2,X)BS1111112322223333234231圖1加權(quán)示意圖ID號(hào)密文11122223223432表1ID權(quán)值表Cluster1BsSN1SN2SN3SN4R1B1R2B2圖2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D118

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