[發明專利]一種用于雙層傳感網的Top-k查詢方法

在審

• 申請號: 201810329557.8
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108616837A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 奎曉燕;杜華坤;鐘萍;張士庚
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W12/02;H04W12/04;H04L29/06;G06F21/64;G06F21/62
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

1.一種用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，包括如下步驟：

S1.在雙層傳感器網絡的傳感器節點部署前，為每個傳感器節點下載對應的密鑰和密鑰材料；

S2.傳感器節點開始工作后，在每一個時隙結束時，傳感器節點將產生的傳感數據連同驗證信息發送給傳感器節點所在單元內的存儲節點，存儲節點將收到的傳感器節點發送的傳感數據和驗證信息進行存儲；

S3.存儲節點對來自Sink節點的Top-k查詢請求進行處理，并將處理結果發送給Sink節點；

S4.Sink節點對存儲節點發送的Top-k查詢結果進行驗證，從而完成用于雙層傳感網的Top-k查詢。

2.根據權利要求1所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于步驟S1采用OPES加密對數據項對應的權值進行加密，同時采用對稱密鑰加密方法對數據項本身進行加密。

3.根據權利要求2所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于步驟S1所述的密鑰，具體為為每一個傳感器節點下載一個與Sink節點之間的初始對稱密鑰以及對應的密鑰ID號。

4.根據權利要求1～3之一所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于步驟S1所述的密鑰，具體為各個傳感器節點與Sink節點之間的初始密鑰互不相同，而且每個傳感器節點與Sink節點之間的對稱密鑰隨時間的變化而變化。

5.根據權利要求4所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于步驟S2所述的傳感器節點將傳感數據和驗證信息發送給存儲節點，具體包括如下步驟：

(1)傳感器節點根據公共權值計算函數計算自身在當前時隙內產生的數據項的權值；

(2)傳感器節點將傳感數據按照對應的權值大小在本地進行排序；

(3)傳感器節點根據步驟(2)得到的排序結果生成驗證信息并進行相應的加密操作；

(4)傳感器節點將步驟(3)生成的驗證信息和加密后的數據項合成一個數據報告并發送給存儲節點。

6.根據權利要求5所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于步驟S3所述的存儲節點對來自Sink節點的Top-k查詢請求進行處理，具體為存儲節點接收到查詢請求后，存儲節點將在時隙t內發來的數據報告中必須的部分進行保留，同時將保留下來的內容組合成最后的查詢結果。

7.根據權利要求6所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于步驟S4所述的Sink節點對存儲節點發送的Top-k查詢結果進行驗證，具體為Sink節點對存儲節點發送的Top-k查詢結果進行真實性驗證和完整性驗證。

8.根據權利要求7所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于所述的真實性驗證，具體包括如下步驟：

1)Sink節點根據存儲節點返回的查詢結果中的密鑰ID找到對應的對稱密鑰；

2)利用步驟1)中得到的對稱密鑰對查詢結果中的各段密文進行解密；

3)Sink節點重新計算每個數據項的權重值，并將計算結果與查詢結果中的對應權值進行比較；

4)當且僅當各個數據項的計算權重值與查詢結果中的對應權值相等時，查詢結果中的數據項才通過真實性驗證。

9.根據權利要求7所述的用于雙層傳感網的Top-k查詢方法，其特征在于所述的完整性驗證，具體包括如下步驟：

ⅰ 計算查詢結果中包括Top-k數據項的最小權重值；

ⅱ 在查詢結果中獲取被查詢區域內傳感器節點在時隙t內產生的非Top-k數據項的最大權重值；

ⅲ 將查詢結果中包括Top-k數據項的最小權重值與非Top-k數據項的最大權重值進行比較；

ⅳ 當且僅當查詢結果中包括Top-k數據項的最小權重值不小于非Top-k數據項的最大權重值是，查詢結果中的數據項才通過完整性驗證。