[發明專利]一種可驗證隱私保護的兩層傳感器網絡范圍查詢方法

有效

• 申請號: 201510059278.0
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104717644B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 戴華;楊庚;何瑞良;徐佳;黃海平;葉慶群
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W12/04
• 分類號: H04W12/04;H04W12/06;H04W28/14;H04L12/813
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種可驗證隱私保護的兩層傳感器網絡范圍查詢方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1），感知節點周期性采集感知數據并進行桶劃分，令桶中數據集合不是空集的桶為數據桶，桶中數據集合是空集的桶為冗余桶；利用僅與基站共享的密鑰加密各數據桶并計算各冗余桶的驗證碼信息，然后根據節點類型構造相應的數據消息并上傳至存儲節點，由存儲節點匯總后進行存儲；

步驟2），對于任一屬于感知節點采集數據的域的區間，令能夠包含該區間的最小的桶集合為最小桶集合，最小桶集合中各桶對應的標簽集合為最小標簽集，基站根據桶劃分策略，計算出目標區間對應的最小標簽集，然后將含有該最小標簽集的查詢指令發送給存儲節點；存儲節點根據查詢指令的要求執行查詢處理過程，選取標簽在最小標簽集中的密文數據桶，并計算相應的驗證碼，然后返回包含相關密文數據桶和驗證碼的查詢反饋消息，并上傳給基站；

步驟3），基站解密查詢反饋消息并計算出最終的查詢結果，然后逐一驗證一致性條件是否同時成立，確定查詢結果是否滿足一致性。

2.根據權利要求1所述的可驗證隱私保護的兩層傳感器網絡范圍查詢方法，其特征在于，步驟1）的詳細步驟如下：

步驟1.1），感知節點采集感知數據，對其進行桶劃分，然后加密各數據桶，并計算各冗余桶的驗證碼；如果當前節點是葉節點，執行步驟1.2），否則執行步驟1.3）；

步驟1.2）， 對于每一個葉節點，構造包含時間周期、感知節點ID、數據桶密文以及冗余桶驗證碼的數據消息，并上傳至父節點；

步驟1.3），對于每一個非葉節點，將標簽相同的本節點的驗證碼和接收到的后裔節點的數據消息中的驗證碼進行異或處理，生成新的驗證碼；然后將這些驗證碼、本節點的和后裔節點發來的數據桶密文、相應的節點ID以及標簽一起上傳至父節點；

步驟1.4），當本單元內所有感知節點都完成數據上傳時，存儲節點將相同標簽的各節點的密文數據桶進行匯總，并分別對桶標簽相同的驗證碼進行異或處理，得到該標簽下唯一的驗證碼，然后將該驗證碼以及匯總后的密文數據桶進行存儲。

3.根據權利要求1所述的可驗證隱私保護的兩層傳感器網絡范圍查詢方法，其特征在于，步驟2）的詳細步驟如下：

步驟2.1），基站根據桶劃分策略，計算出查詢指令中目標區間所對應的最小標簽集；

步驟2.2），基站用最小標簽集替換原查詢指令中的目標區間，并作為新的查詢指令發送至存儲節點，然后等待其反饋消息；

步驟2.3），存儲節點接收到基站的查詢指令后，首先將自身存儲的符合查詢指令時間要求的、且標簽在最小標簽集中的各冗余桶對應的驗證碼進行異或處理，得到唯一的查詢結果驗證碼；然后構造包含該驗證碼以及標簽在最小標簽集中的密文數據桶的反饋消息，并上傳至基站。

4.根據權利要求1所述的可驗證隱私保護的兩層傳感器網絡范圍查詢方法，其特征在于，步驟3）的詳細步驟如下：

步驟3.1），當基站收到存儲節點的反饋消息后，利用與各感知節點共享的加密密鑰，解密其中的密文數據桶，然后與目標查詢區間進行比較，即可得到最終的查詢結果；

步驟3.2），基站檢查步驟3.1）中得到的明文數據桶，如果各桶中的所有感知數據都在最小標簽集對應的區間范圍內，執行步驟3.3），否則執行步驟3.8）；

步驟3.3），基站檢查反饋消息中的冗余桶標簽集合，如果反饋消息中的冗余桶標簽集合為空，執行步驟3.4），否則執行步驟3.5）；

步驟3.4），基站檢查反饋消息中是否存在驗證碼信息，如果不存在，執行步驟3.7），否則執行步驟3.8）；

步驟3.5），基站檢查反饋消息中是否存在驗證碼信息，如果存在，執行步驟3.6），否則執行步驟3.8）；

步驟3.6），基站根據反饋消息中的冗余桶的標簽反向計算結果驗證碼，然后將該驗證碼與存儲節點發送的反饋消息中的驗證碼進行比較，如果兩者相同，執行步驟3.7），否則執行步驟3.8）；

步驟3.7），返回查詢結果一致性驗證成功；

步驟3.8），返回查詢結果一致性驗證失敗，查詢結果異常。

5.根據權利要求3所述的可驗證隱私保護的兩層傳感器網絡范圍查詢方法，其特征在于，所述步驟2.1）中基站采取的桶劃分策略為等寬劃分數據桶，即將數據域均勻地劃分為若干個數據桶，使得各數據桶的區間長度一致。