本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于同態(tài)加密的安全數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究　出處：《安徽大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著近年來無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、低功耗嵌入式技術(shù)以及一系列相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性和可靠性都得到極大提升,被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、軍事目標(biāo)跟蹤、自然災(zāi)害救助和健康監(jiān)護(hù)等多種領(lǐng)域。但傳感器節(jié)點(diǎn)資源受限的特性在一定程度上限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展。數(shù)據(jù)融合技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種有效的節(jié)能手段,能夠有效地去除網(wǎng)絡(luò)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(luò)的整體運(yùn)行速率,延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。然而,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(jī)密性和完整性保護(hù)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(luò)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(luò)研究領(lǐng)域中非常有實(shí)際意義的研究課題。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全數(shù)據(jù)融合問題,本文主要從兩個(gè)方面進(jìn)行深入研究:一是保護(hù)數(shù)據(jù)端到端的機(jī)密性,確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被未授權(quán)實(shí)體訪問;二是保護(hù)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。此外,在保證數(shù)據(jù)融合安全性的同時(shí),也考慮到了節(jié)約能耗的問題。本文主要貢獻(xiàn)如下:(1)在對已有數(shù)據(jù)融合技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上,針對融合函數(shù)單一的問題,提出了一個(gè)可恢復(fù)安全數(shù)據(jù)融合方案。在該方案中,基站可以恢復(fù)出原始數(shù)據(jù),從而不必受融合函數(shù)的限制,能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)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(hù)數(shù)據(jù)端到端的機(jī)密性,利用一個(gè)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(fù)安全數(shù)據(jù)融合方案不同的是,融合節(jié)點(diǎn)不僅負(fù)責(zé)融合來自成員節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),并對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,從而可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)虛假數(shù)據(jù)過濾。除此之外,融合節(jié)點(diǎn)對發(fā)往基站的消息進(jìn)行簽名,來保證授權(quán)融合。這樣一來,基站可以驗(yàn)證收到的數(shù)據(jù)是否是來自合法的融合節(jié)點(diǎn),確保收到的數(shù)據(jù)是有效的。分析結(jié)果表明,該方案在很好地保護(hù)數(shù)據(jù)機(jī)密性和完整性的同時(shí)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(chǔ)上,針對基站難以解密融合數(shù)據(jù)的問題,提出了一個(gè)無線傳感網(wǎng)中基于OU同態(tài)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(hù)數(shù)據(jù)端到端的機(jī)密性,使用消息認(rèn)證碼來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)虛假數(shù)據(jù)過濾,利用同態(tài)消息認(rèn)證碼算法來保護(hù)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(jié)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(dá)基站處的每個(gè)簇的數(shù)據(jù)包是單獨(dú)認(rèn)證的,不必等到所有簇的數(shù)據(jù)均到達(dá)才認(rèn)證,這樣一來,如果一個(gè)簇的數(shù)據(jù)認(rèn)證失敗,則只有該簇的數(shù)據(jù)被丟棄。不像其他的方案,一旦認(rèn)證失敗,則所有數(shù)據(jù)包括有效數(shù)據(jù)全部被丟棄,也就意味著所有的數(shù)據(jù)全部需要重傳,極大浪費(fèi)了節(jié)點(diǎn)的傳輸能量。分析結(jié)果表明該方案在能保護(hù)數(shù)據(jù)機(jī)密性和完整性的同時(shí),大大降低了傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算開銷,且與相關(guān)研究相比具有較小的解密時(shí)延。
[Abstract]:The data fusion technology is used as an effective energy - saving method in wireless sensor network , which can effectively remove redundant data from the network and reduce the transmission of data packets . ( 2 ) On the basis of extensive research and analysis of other data fusion schemes , a secure data fusion scheme based on OU homomorphic encryption algorithm in wireless sensor network is proposed . The scheme uses OU homomorphic encryption algorithm to protect the confidentiality of data end - to - end .

【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁超;楊立君;吳蒙;;一種同時(shí)保障隱私性與完整性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)數(shù)據(jù)聚合方案[J];電子與信息學(xué)報(bào);2015年12期

2 趙小敏;梁學(xué)利;蔣雙雙;陳慶章;;安全的WSN數(shù)據(jù)融合隱私保護(hù)方案設(shè)計(jì)[J];通信學(xué)報(bào);2014年11期

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本文編號：1393217