[發明專利]一種基于隱私保護的群智感知網絡真值發現方法

有效

• 申請號: 201811233139.5
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109347829B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 祝烈煌;張川;徐暢;張璨
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/32;H04L9/06
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

本發明提出了一種基于隱私保護的群智感知網絡真值發現方法，屬于物聯網群智感知技術領域。通過在消息傳輸中使用經過改進的Paillier加密算法來保證消息的私密性，使用單向哈希鏈保證用戶的身份認證，使用超線性序列保證輸出的高效性。其中，身份認證過程能夠適應真值發現環境中終端設備的認證需求，抵抗外部攻擊者的攻擊；安全真值發現過程能夠得到真實的感知數據并滿足整個系統的安全和隱私保護。與傳統方法相比，本發明能夠保護用戶的數據和權重隱私，極大地減少終端設備的計算和帶寬消耗，提升整個系統的效率和安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于隱私保護的群智感知網絡真值發現方法，屬于物聯網群智感知技術領域。

背景技術

群智感知網絡集通信技術、傳感器技術等于一體，通過大量移動終端攜帶的各種智能終端終端(如智能手機、平板電腦、智能手表等)來感知、采集、傳輸、處理覆蓋領域的各種環境數據和社會信息。隨著這些智能終端的不斷發展和普及，群智感知網絡可廣泛應用于環境感知、公共設施感知、社會感知等各個領域，受到工業界和學術界的高度關注。

然而，由于環境噪音、硬件質量、甚至惡意欺騙等原因，移動終端采集到的感知數據通常是不真實的。例如，在收集路面擁堵信息時，為了獲得更好的出行體驗，有些終端會提供錯誤的路況信息。這些錯誤信息會誤導其他行人與車輛，甚至為他們帶來生命危險。因此，在進行群智感知時，非常有必要對采集到的數據進行甄別，以獲得真實的感知數據。為了解決這個問題，近年來，真值發現被廣泛研究。雖然真值發現的實現算法多種多樣，但其都遵循一個最根本的原則，即如果一個終端提供的數據越接近于真實數據，那么該終端就被賦予一個越高的權重；如果一個終端具有更高的權重，那么在計算真值時，其對真值的計算貢獻比就越高。

真值發現技術可以精確地計算真實的感知數據，然而，現有的真值發現工作卻很少考慮到終端的隱私保護。事實上，如果人們的隱私得不到保護，終端不會積極地參與各種感知任務。例如，收集藥物的反饋信息可以幫助醫院更好地提供醫療服務，但卻有可能泄露終端的健康狀況。再如，向公眾收集答案，可以更有效地解決一些棘手的問題，但卻有可能泄露參與終端的受教育水平。因此，設計一個高效安全的真值發現方法是十分必要的。

針對安全高效的真值發現方法，國內外都進行了廣泛的研究。例如，Miao等人在2015年提出了一個基于云的真值發現隱私保護方案，其利用threshold Paillier加密算法對終端的感知數據進行加密，通過將密鑰分配給t個終端完成解密操作。雖然該方案可以很好地保護終端的隱私，但卻給移動終端終端帶來巨大的計算開銷。上海交通大學的Zhou等人在2015年提出了一個基于可穿戴無線通信終端的數據聚合方案。在該方案中，每個終端都被分配一個固定的密鑰和隨機數來對原始數據進行擾動。基于此方案，電子科技大學的Xu等人在2017年提出了一個高效安全的真值發現方案，每個終端都分配隨機數來對原始數據進行加密，通過將隨機數之和發送給云服務器來對原始數據和進行加密。然而，如果某些終端不能及時提交數據，他們的方案便不能正常工作。為了提高效率，Miao等人在2017年提出了一個基于不合謀云平臺的輕量級真值發現算法。與Xu等人的方案類似，感知數據同樣使用隨機數進行加密。具體來說，擾動數據上傳至云a，隨機數上傳至云b，通過a與b的合作來計算真值。然而上述方案的問題在于，云b可以用隨機數將終端的感知數據還原出來。因此，現在仍然缺少一個安全、高效、可容錯的真值發現方法。

發明內容

本發明的目的在于針對群智感知網絡中感知數據的真實性以及終端終端的隱私保護，提出一種基于隱私保護的群智感知網絡真值發現方法。其基本原理是，通過在消息傳輸中使用經過改進的Paillier加密算法來保證消息的私密性，使用單向哈希鏈保證終端的身份認證，使用超線性序列保證輸出的高效性。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種基于隱私保護的群智感知網絡真值發現方法，包括以下步驟：