本文關(guān)鍵詞：支持物聯(lián)網(wǎng)隱私保護的可鑒別性機制研究

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【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的代表,被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮和革命,具有巨大的市場規(guī)模和廣闊的行業(yè)應用前景,受到政府、學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視,已經(jīng)成為當前的前沿熱點研究領(lǐng)域。但是,物聯(lián)網(wǎng)信息安全問題也成為一個不可回避的問題,與可鑒別性相關(guān)的安全問題尤為突出,如非授權(quán)訪問、假冒和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊等。信息安全具有機密性、可鑒別性、可控性、可用性四個核心屬性(信息安全CACA模型)；其中,可鑒別性反映了信息與信息系統(tǒng)的行為不被偽造、篡改、冒充。物聯(lián)網(wǎng)的可鑒別性則主要是反映物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信息與系統(tǒng)主體的行為不被偽造、篡改、冒充。針對支持物聯(lián)網(wǎng)隱私保護的可鑒別性機制研究方面所存在的問題,如缺乏形式化定義和評估方法、鑒別與隱私保護和資源節(jié)約沖突、鑒別與易用性沖突等,本文在分析并總結(jié)已有研究工作存在的不足基礎(chǔ)之上,根據(jù)可鑒別性在隱私保護、資源消耗和易用性等方面的實際需求和特點,基于CACA模型、形式化分析方法、激勵策略、博弈論和特征融合等方法和理論,對可鑒別性的形式化定義和評估方法、鑒別與隱私保護和資源節(jié)約均衡、鑒別與易用性均衡等方面的內(nèi)容進行研究,主要研究成果如下：第一,針對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下缺乏可鑒別性形式化定義和評估方法的問題,本文提出一種基于無泄漏的CSP可鑒別性框架,包括基于無泄漏的可鑒別性一般形式化定義和可鑒別性評估方法。該方法首先分析已有可鑒別性形式化定義、鑒別行為特征、鑒別對象和鑒別強度需求,并據(jù)此提出可鑒別性的一般形式化定義。在一般形式化定義中,根據(jù)鑒別對象的多樣需求,將可鑒別性劃分為三個子類,包括實體可鑒別性,動作可鑒別性和聲明可鑒別性；根據(jù)鑒別強度的多樣需求,為每一類可鑒別性定義了三個強度級別,包括弱可鑒別性,非單射可鑒別性和單射可鑒別性。其次,通過引入無泄漏概念,表達在鑒別過程中的隱私保護需求。該方法利用進程代數(shù)CSP對每一種可鑒別性定義進行了形式化描述。然后,基于進程代數(shù)CSP和模型檢測技術(shù),提出一種可鑒別性評估方法。最后,通過對物聯(lián)網(wǎng)分層鑒別協(xié)議TAM進行形式化分析、建模和評估,驗證了所提方法在形式化表達和評估支持物聯(lián)網(wǎng)隱私保護的可鑒別性方面的有效性。第二,針對合作鑒別機制中由于隱私泄露和資源消耗造成的節(jié)點合作意愿低的問題,即節(jié)點合作鑒別意愿的激勵策略問題,本文分析合作鑒別機制中鑒別與隱私泄露和資源消耗之間的關(guān)系和根據(jù)節(jié)點合作意愿的特性,以基于價格的激勵策略為基礎(chǔ),提出一種合作鑒別中隱私約束下的競價激勵機制。該方法首先分析在隱私和資源約束條件下影響節(jié)點參與合作鑒別意愿的各種因素,并利用虛擬貨幣對影響因素進行統(tǒng)一量化表示。其次,分析合作鑒別請求的特性,建立表示合作鑒別請求的價格系統(tǒng),包括買方報價和賣方要價。然后,結(jié)合合作鑒別請求的處理流程,形成面向合作鑒別的競價激勵流程,激勵節(jié)點參與合作鑒別,并設(shè)計相應的基于競價激勵機制的合作鑒別算法。最后,仿真實驗驗證了所提方法在激勵節(jié)點合作鑒別意愿和提高合作鑒別成功率等方面的有效性。第三,針對合作鑒別機制中鑒別與隱私保護和資源節(jié)約均衡問題,即節(jié)點的最優(yōu)化合作鑒別策略選擇問題,以博弈論方法為基礎(chǔ),本文提出一種合作鑒別中基于競價博弈的最優(yōu)化策略選擇機制。該方法建立在節(jié)點能夠根據(jù)收益決定是否參與合作鑒別的理性假設(shè)下,結(jié)合研究點二中提出的合作鑒別中隱私約束下的競價激勵機制,建立面向合作鑒別的競價博弈模型。然后,在完全信息和不完全信息條件下對競價博弈模型分別進行了靜態(tài)博弈和動態(tài)博弈分析,以分析節(jié)點在不同情況下的合作鑒別行為和最優(yōu)化合作鑒別策略選擇。針對節(jié)點在完全信息條件下,獲得納什均衡和子博弈精煉納什均衡,使得節(jié)點的收益最大化；針對在不完全信息條件下,獲得貝葉斯納什均衡和精煉貝葉斯納什均衡,最大化節(jié)點的期望收益,并設(shè)計了不完全信息條件下基于競價博弈的合作鑒別算法。最后,仿真實驗驗證了所提方法在解決節(jié)點的最優(yōu)化合作鑒別策略選擇問題方面的有效性,即在實現(xiàn)可鑒別性安全目標的同時,能減少隱私泄露和資源消耗,延長網(wǎng)絡生存時間。第四,針對鑒別與易用性的均衡問題,本文提出一種基于多特征融合的隱式鑒別機制。該方法在分析用戶使用移動智能終端過程中產(chǎn)生的各種傳感器數(shù)據(jù)、用戶生物和行為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,采用支持向量機方法訓練、提取與用戶身份相關(guān)的多種特征(包括位置、環(huán)境、姿態(tài)、步態(tài)、生物和行為特征等)。其次,設(shè)計多特征融合模型并建立基于該模型的隱式鑒別框架,計算用戶身份信任水平,實現(xiàn)持續(xù)地透明地鑒別用戶身份。然后,針對用戶安全需求的多樣性,設(shè)計差異化的用戶身份隱式鑒別策略。最后,實驗驗證了所提方法在均衡鑒別與易用性和資源消耗方面的有效性。
【關(guān)鍵詞】：可鑒別性 隱私保護 形式化定義 合作鑒別 隱式鑒別 物聯(lián)網(wǎng)
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP309;TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-17
• 主要縮略語及中英文對照17-18
• 第一章 緒論18-32
• 1.1 研究背景18-26
• 1.1.1 可鑒別性的由來18-20
• 1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)概述20-23
• 1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的可鑒別性問題和挑戰(zhàn)23-26
• 1.2 課題來源26-27
• 1.3 主要研究工作及貢獻27-29
• 1.4 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)29-32
• 第二章 相關(guān)工作綜述32-42
• 2.1 可鑒別性形式化定義32-38
• 2.1.1 基于信念邏輯的可鑒別性33-34
• 2.1.2 基于跡的可鑒別性34-35
• 2.1.3 基于無干擾的可鑒別性35-38
• 2.2 合作鑒別機制38-39
• 2.3 隱式鑒別機制39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第三章 基于無泄漏的CSP可鑒別性框架42-64
• 3.1 引言42-43
• 3.2 相關(guān)知識準備43-46
• 3.2.1 形式化描述方法——Communicating Sequential Process44-45
• 3.2.2 跡等價45-46
• 3.2.3 無泄漏46
• 3.3 基于無泄漏的可鑒別性形式化定義46-54
• 3.3.1 可鑒別性框架46-50
• 3.3.2 實體可鑒別性50-51
• 3.3.3 動作可鑒別性51-53
• 3.3.4 聲明可鑒別性53-54
• 3.4 可鑒別性評估框架54-56
• 3.5 例子：驗證TAM協(xié)議的可鑒別性56-62
• 3.5.1 TAM協(xié)議介紹56-57
• 3.5.2 建立TAM協(xié)議的CSP模型57-59
• 3.5.3 驗證結(jié)果及改進59-62
• 3.6 本章小結(jié)62-64
• 第四章 合作鑒別中隱私約束下的競價激勵機制64-80
• 4.1 引言64-66
• 4.2 問題描述66-68
• 4.2.1 合作鑒別網(wǎng)絡模型66-67
• 4.2.2 合作鑒別的激勵問題描述67-68
• 4.3 隱私約束下的競價激勵機制68-73
• 4.3.1 價格系統(tǒng)68-71
• 4.3.2 競價激勵流程71-73
• 4.4 實驗結(jié)果與分析73-78
• 4.4.1 實驗設(shè)置73
• 4.4.2 節(jié)點合作意愿分析73-76
• 4.4.3 合作成功率分析76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第五章 合作鑒別中基于競價博弈的最優(yōu)化策略選擇機制——從鑒別與隱私保護和資源節(jié)約均衡角度分析80-110
• 5.1 引言80-81
• 5.2 面向合作鑒別的競價博弈模型81-85
• 5.2.1 參與者82
• 5.2.2 策略82
• 5.2.3 收益函數(shù)82-83
• 5.2.4 類型83
• 5.2.5 均衡概念83-85
• 5.3 基于競價博弈的最優(yōu)化合作鑒別策略選擇分析85-102
• 5.3.1 完全信息靜態(tài)博弈分析86-87
• 5.3.2 不完全信息靜態(tài)博弈分析87-91
• 5.3.3 完全信息動態(tài)博弈分析91-95
• 5.3.4 不完全信息動態(tài)博弈分析95-102
• 5.4 實驗結(jié)果與分析102-108
• 5.4.1 實驗設(shè)置102-103
• 5.4.2 位置隱私泄露分析103-104
• 5.4.3 資源消耗分析104-105
• 5.4.4 虛擬財富分析105-106
• 5.4.5 網(wǎng)絡生存時間分析106-108
• 5.5 本章小結(jié)108-110
• 第六章 基于多特征融合的隱式鑒別機制110-128
• 6.1 引言110-111
• 6.2 問題描述111-112
• 6.3 基于多特征融合的隱式鑒別框架112-122
• 6.3.1 多特征融合模型112-118
• 6.3.2 隱式鑒別框架118-122
• 6.4 實驗結(jié)果與分析122-127
• 6.4.1 實驗設(shè)置123-124
• 6.4.2 適用性與準確性分析124-125
• 6.4.3 安全性與易用性和能量消耗的平衡分析125-127
• 6.5 本章小結(jié)127-128
• 第七章 工作總結(jié)與展望128-132
• 7.1 本文工作總結(jié)128-130
• 7.2 研究工作展望130-132
• 參考文獻132-146
• 致謝146-148
• 作者攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文和成果148-150
• 作者攻讀博士學位期間參與項目和獲獎情況150

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 方濱興;殷麗華;;關(guān)于信息安全定義的研究[J];信息網(wǎng)絡安全;2008年01期

2 許愛裝;;物聯(lián)網(wǎng)全球發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];移動通信;2013年09期

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本文編號：927220