收稿 日 期: 20140623; 修 回 日 期: 20140807 基 金 项 目: 河 南 省 科 技 攻 关 项 目 (132102210123);河 南 省 重 点 科 技 攻 关 项 目
(12210231030);河南理工大学博士基金资助项目(B200921)
作者简介:贾宗璞(1963),男,河南邓州人,教授,博士,主要研究方向为计算机专业教学和计算机网络技术、计算机测控技术、信息系统等;赵
辉(1989),男,河南周口人,硕士研究生,主要研究方向为计算机网络与通信技术(zhaohui517511@163.com);毋东(1975),男,副教授,博士,主要
研究方向为 3S国土资源调查设备、矢量地图智能处理等.
可分离公钥的多维数据融合机密性保护方案
贾宗璞,赵 辉,毋 东
(河南理工大学 计算机科学与技术学院,河南 焦作 454000)
摘 要:针对无线传感器节点平均使用寿命短、带宽利用率低的现状,提出以减少中间节点数据传输次数、降低
通信成本为目标的中间节点数据融合技术方案,该方案采用密文位数较小且安全性较高的椭圆曲线加密算法,
再结合提出的可分离公钥同态加密算法,将多维数据压缩到一个密文,然后逐跳融合。通过实际构建无线传感
器网络,搭建无线传感器网络安全数据融合实验平台验证,在传感器节点上实现了所需要的随机扰动算法和可
分离同态加密算法,证明了方案的正确性、安全性以及高效性。
关键词:无线传感器网络;数据融合;同态加密
中图分类号:TP309.2 文献标志码:A 文章编号:10013695(2015)09280804
doi:10.3969/j.issn.10013695.2015.09.058
Confidentialityprotectionschemebasedonseparable
publickeyofmultidimensionaldatafusion
JiaZongpu,ZhaoHui,WuDong
(SchoolofComputerScience&Technology,UniversityofPolytechnicofHenan,JiaozuoHenan454000,China)
Abstract:Inviewofthewirelesssensornetwork’snodeswithlimitedaverageusefullife,lowutilizationofbroadband,this
paperproposedatechnicalprogramofintermediatenodedatafusiontoreducethenumberofintermediatepointdataandcom
municationcost,whichadoptedellipticcurvecryptographyhadsmallcipherdigitsandhighsecuritylevel.Andcombinedthe
separablepublickeyhomomorphicencryptionalgorithm,itcompressedthemultidimensionaldataintoaciphertext,then
jumpedfusion.Throughtheactualconstructionofwirelesssensornetwork,itbuiltawirelesssensornetworksecurityexperi
mentplatform
,andachievedalltherequiredrandomdisturbancealgorithmandseparablehomomorphicencryptionalgorithm.
Theresultprovesthattheproposedscheme’scorrectness,security,highefficiency.
Keywords:wirelesssensornetworks;datafusion;homomorphicencryption
无线传感器网络是由大量廉价的能量有限的传感器节点
组成的,这些功能多样的传感器节点体积很小并且通信范围非
常有限。由于传感器节点通常被部署在人类难以接近的恶劣
甚至被敌方控制的远程环境中,节点的能量难以得到补充,所
以如何降低能耗、延长网络寿命
[1]
是无线传感器网络需要解
决的关键问题。数据融合可以对传感器节点收集到的信息进
行网内处理,可以消除冗余信息,减少数据传输量,从而有效降
低网络能耗、延长无线传感器网络生命周期
[2,3]
。无线传感网
分布广泛,监管能力不足,易受到各种类型攻击。攻击常会导
致节点数据被捕获和窃听等,从而造成网络信息泄露。同时,
为了提高系统能量效率,传感器网络常常在网内进行数据融
合,被捕获的节点会发送伪造的数据改变整个融合结果,这样
为融合结果引入不确定性。为了解决融合过程中节点被捕获
的攻击以保障数据融合的准确性,需要对有关数据融合算法的
安全机制进行研究。
在数据融合的过程中必须采取一定的措施,设计一些高效
安全的方案,用于保证数据的机密性,使得无论是普通节点还
是融合节点被俘获后,都不会泄露其他节点的信息,并且能够
尽可能地减少数据融合过程中的计算代价和通信代价,延长无
线传感器网络的使用寿命。
"
数据融合机密性保护方案
在无线传感器网络中,数据的机密性用于保证采集的数据
在传输的过程中不会被未授权的第三方窃听,特别是一些安全
性要求比较高的军事领域,从而能够安全到达汇集节点。
"
"
数据融合
在一个典型的无线传感器网络中,大量的传感器节点从环
境中收集与具体应用相关的信息,然后把这些信息传送到一个
中心的基站进行处理分析并且应用。在这些资源有限的网络
中,基站转发不同传感器节点产生的数据时,中间节点会对产
生的数据进行连带处理后发送。这样的分布式网络中进行的
数据处理通常称为数据融合。
1)基于树的数据融合方案
在传感器网络中,基站或汇聚节点收集数据时是以反向组
播的形式从分散的传感器节点逐跳将监测到的数据汇聚起来,
数据的路径形成一棵以 sink为根、源节点为叶的树结构,即数
第 32卷第 9期
2015年 9月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.32No.9
Sep.2015
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