论文研究-保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议 .pdf

所需积分/C币:6 2019-08-26 11:59:22 232KB .PDF
收藏 收藏
举报

保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议,肖明军,黄刘生,如何保护节点的位置隐私是无线传感器网络安全研究的一个关键问题,具有重要的研究意义。本文介绍了一个数据层的位置隐私保护问题
国武技论文在线 给定如上所述的网络模型中的仼意两个节点,节点只知道自己的位置信息。通常, 我们称这两个节点为和此外,选择任意一个他们之间的中继节点 想要计算其与间的平均跳距时,保护隐私的跳距计算问题就是去设计一个能够保证计 算结果正确性和合法节点安全性的协议。只体协议应满足以下条件 )如果他们都不是半可靠或恶意攻击者,则协议执行结束时, 能够得到跳距计算 的正确结果 )如果他们不是恶意攻击者,并且至少有一个是半可靠攻击者,则协议执行结束时, 能够得到跳距计算的正确结果,并且他们的位置坐标信息不回暴露给对方 )如果他们中全少有一个是恶意攻击者,则办议执行结束时,合法的或半可靠的节点的 位置坐标信息不能被恶意攻击者所获悉。 本文利用了技术解决保护隐私的跳距计算问题。最初是由 通过 著名的大富翁问题提出来的。就是在分布式网络中计算一个具有多个输入参数的函数 网络中参与计算的每一方都拥有一个独立的输入参数。要求计算结果正确,而且对于 任意的计算参与者而言,除了通过其输入和输出推测出的信息外,没有额外的信息会泄露给 参与计算的其他各方。自从 首次提出电路赋值协议来解决问题后,出 现了许多协议来解决不同的隐私保护问题。然而,这些技术都不能被直接利 用来解决本文提出的问题。中提到的技术由于采用了大量茫然传输过程从而具有很大 的计算及通信负载。在中,我们依据同态加密机制提出了一个严格的安全茫然多项式赋 值协议可以解决我们提出的上述问题。然而,由于同态加密机制具有很大的计算代价使得该 协议应用于中也不切实际,而中提到的协议由于其安全性不够也不能解决问题。 因此,我们依靠数据伪装技术设计了一个特殊的轻量级两方安全计算协议来解决本文所提的 问题。 隐私保护的跳距计算协议 保护隐私的垗距计算问题即是当两个节点联合计算它们之间的跳距时,如何保护它们的 私有信息免受半可靠或恶意攻击者的偷听。由于可信第三方通常都会因加密密钥的分配、管 理、授权及验证等导致大量的耗费,因而我们在设计协议解决这个问题时,力求协议不依赖 任何可信第三方。此外,由于中的传感器节点的计算资源非常有限,我们也尽力避免 在解决问题过程中用到复杂的加密操作。因此,我们利用中的数据伪装技术来解决上 述问题,)提出了不依赖可信第三方和加密操作的保护隐私的跳距计算( )协议。最后还证明了协议的正确性和安仝性 协议 假设任意的两个中的节点(被称为和 想要安全地计算它们之间的 平均跳距。为了在协议中描述和的位置隐私信息将不会被中继节点窃听,我们选 择·个任意的中继节点,称之为分别用向量 和 表 和的位置坐标,则协议的具体过程如下所述。 国武技论文在线 David Bob X=(x1,x2,x3) =(y1 p tart 2,C3×2,R Y!C? Step 2 X,r4 Step 3 YR 1 Step 4 Step H hD 协议 协议 广播报文,启动 协议 收到的报文,执行下述操作: 生成一随机向量 生成短阵 ; 计算向量 向发送 旦接收发来的( 执行如下操作: 记录处发送的报文的最小跳数值,记为 计算 在中生成一随机数,并计算和 向发送和 旦接收到发来的 执行下述操作: 计算 计算 发送 当收到来自的报文时,即可如下计算平均跳距 国武技论文在线 计算 ++ 计算 如图所示,需要做的只是中转和之间的传输分组。为了简化描述 我们在上述协议措述中没有介绍 的操作过程 协议的正确性 我们在半可靠模式来证明办议的正确性,这也保证了当网络中没有攻击者时协议 的正确性。 在半可靠模式下, 协议是正确的,即协议执行所得的值满足: 证明:在半可靠模式下,协议的所有执行者将自始至终执行协议。根据协议,可得以 计算结果 和 十 十 ++ 因此, 协议的安全性 在半可靠模式下,协议是安全的,即,和中任意一 个都不能从接收到的报文中得到其他人的位置坐标信息。 证明:协议在半可靠模式下执行的过程中,所冇的协议参与者都不能替换它们自己的输 入或是退出协议。由协议的执行过程,我们做如下证明: 首先,我们证明无法从接收到的报文中获知的位置巫标信息。在协议执 行过程中接收到的报文内容包含和。这些佶满足如下等式 十 实际上这是三个线性方程。在这个线性方程组中,知道发送的值和。 同时,他也知道自己的坐标值 和自己生成的向量 然而他并不知道和 的值。因此,从他的角度来看,这是含有个未知 国武技论文在线 变量的方程组。考虑每个来由该方程组的方程构成的线性方程组,系数矩阵的秩总是小」 未知变量的个数。由线性代数中 法则,其可行解是无穷的。换句话说,无法从 这些等式中获知的位置坐标信息 同样地,从接收的报文中仅能得到一个含有个未知变量的个线性方程,且构 造出的任一个线性方程组的系数矩阵的秩总是不大于。因此 也无法从接收到的分 组中获知的位置坐标信息。而从接收到的报文中仪能得到含有个未知变量的 个线性方程。同理, 也无法从中获得到和的坐标信息。 综上所述, 和均无法从接收到的分组中获知其他两人的位置坐标信息。 因此,协议是安全的。 在恶意攻击模式下, 协议是安全的 证明:在恶意攻击模式下攻击者有可能拒绝执行协议、中断协议或替换它们自己的输入 由定理,协议在半可靠模式下是安仝的,办议执行过程中参与者的位置隐私都没有暴露, 中止协议不影响协议的安全性。因此,我们只需要证明当恶意攻击者替换其输入后协议仍然 是安全的即可。 如图所示,可能的恶意替换攻击行为包括 1)在 中 用 替换 ,然后企图通过在 中发回给他的分组中携带的 和的值来得到的位置坐标信息 在 中用 替换和,然后企图通过在中发回给 她的分组中携带的和的值来得到的位置坐标信息; 3) 替换在中的以此在 待到 的位萓坐标信息,或者替换 中的和中的和来在 中得到的位置坐标信息。 第种情况,若执行替换攻击,则得到含有个未知参数个线性方程。与定理 的证明相同,这些方程的解的个数是无穷的。也就是说也无法从这些等式中得到 的位置坐标信息。第种情况,将得到含有个位置参数的个方程,解的个数仍然 是无穷的。她也无法得到的位置坐标信息。同理, 也无法得到或位 置坐标信息 因此,在恶意攻击模式下, 和 均无法从接收到的分组中获知其他两人 的位置坐标信息。 相关工作 本节介绍与本文问题非常相关的一些工作。文献提出了一个保扩位置隐私的路由协 议,通过注入伪裝报文最小化报文路由的路径信息。在文献中,作者首先在强对抗模式 下形式化了位置隐私的保护问题,并提出了两种用来防止位置信息泚露的技术。文献提 出了传感器网络中源节点位置隐私保护问题的形式化模型,并提出来了用来加强路由协议中 源节氐位置隐私保护强度的隐私保护技术。文献中的作者则提出了幻影路由技术来保护 源节点的位置隐私。这些工作都主要集中于路由层上的源节点位置隐私保护,无法解决本文 提出的传输报文木身携带位置信息的问题。 本质上本文所提的问题是·个数据层位置隐私保护的问题。尽管基于可信第三方和加密 操作的传统方法能够解决此问题,但在维护工作上将产生很大的耗费,例如加密密钥分配、 管瑆、授权及认证等。因此,我们提出了基于技术的轻量级协议能够不依颧任何可信 国武技论文在线 第三方和加密操作来解决此问题。目前,已有些工作利用技术来解决不同的隐私保 护问题。然而,这些技术都无法直接应用于我们所提出的问题。文献中的技 术由于仗用了大量的茫然转换过程将导致很大的计算及通信代价。文献中,我们依据同 态加密机制提岀的一个严格的安全茫然多项式赋值协议可以解决这一问题。然而,由于同态 加密机制引起的很大的计算代价导致这个协议在中实际不可用,而 中提到的协 议由于其安仝性不够也不能解决这一问题。因此,我们仅依靠数据伪装技术来设计了一个特 殊的轻量级的两方安仝计算协议来解决这个问题。 结论 本文针对一个具体的数据层无线传感器网络位置隐私保护问题提出了一个保护隐私的 跳距计算协议 与传统方法相比,协议最大的优势在于不需要任何可信第三方 和加密操作,计算及通信代价远小于传统方法,非常适合应用于资源受限的无线传感器网络。 参考文献

...展开详情
试读 7P 论文研究-保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议 .pdf
立即下载 低至0.43元/次 身份认证VIP会员低至7折
    抢沙发
    一个资源只可评论一次,评论内容不能少于5个字
    上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐
    论文研究-保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议 .pdf 6积分/C币 立即下载
    1/7
    论文研究-保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议 .pdf第1页
    论文研究-保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议 .pdf第2页
    论文研究-保护隐私的无线传感器网络跳距计算协议 .pdf第3页

    试读已结束,剩余4页未读...

    6积分/C币 立即下载 >