[發明專利]一種基于移動聚合者的低能耗隱私保護聚合方法

有效

• 申請號: 201811543245.3
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109548014B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 袁江軍;王杰;柳偉男
• 申請（專利權）人: 杭州職業技術學院
• 主分類號: H04W12/02
• 分類號: H04W12/02;H04W28/14;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

一種基于移動聚合者的低能耗隱私保護聚合方法，包括：1)系統初始化；2)感知節點加密感知到的數據；3)移動聚合者收集數據；4)移動聚合者解密聚合后的密文。本發明利用了straw?man結構，通過較小的存儲開銷，降低了感知節點數據被泄露的風險，大大提高了整個無線傳感網絡的安全性。同時這種隱私保護聚合方法引入了移動聚合者，將傳統的hop?hop通信模式轉變成了end?end通信模型，大大降低了感知節點的通信開銷。由于通信開銷很大程度上決定了能量開銷，因此該通信方式的轉變也可以大大降低感知節點的能量開銷，從而延長整個無線傳感網絡的使用壽命，促進了無線傳感網絡的應用和普及。

技術領域

本發明涉及一種基于移動聚合者的低能耗隱私保護聚合方法。

背景技術

物聯網的概念最早在1999年被MIT的Auto-Id實驗室提出。現在，物聯網已經成為了繼計算機和因特網后新一輪信息工業的浪潮。物聯網是由具有感知和通信能力的智能物品相互組成的網絡，網絡中的智能物品相互通信就形成了一個新型的物聯網。

物聯網主要由三個層次組成：感知層，通信層和應用層。作為一種新的交互系統，物聯網具有在虛擬網絡和現實網絡中實時交互的能力。為了實現實時交互，需要從任何地點和任何時間進行數據感知。物聯網感知層的感知技術主要有無線傳感器網絡和射頻識別技術兩種。射頻識別是一種非接觸式自動標簽識別技術，但是只能被應用于短距離和固定例程的應用中。無線傳感器網絡由許多傳感器組成，可以覆蓋更遠的距離，并且將能夠實現遠程識別信息。因此，無線傳感器網絡更適合于廣泛的應用。

無線傳感器網絡，作為物聯網最重要的部分，具有感知周圍環境的能力，因此它可以收集將被發送到基站的信息。無線傳感器網絡由大量的感知節點，能夠收集實時數據到環境，然后這些數據將由基站收集，做處理和分析任務。然而，利用大量的傳感器節點，容易產生數據沖突，這大大降低了數據收集的效率，并且還增加了無線傳感器網絡中的能量消耗。鑒于傳感器節點的資源和能量有限的這個特征，我們必須考慮實際應用中的能耗問題。降低傳感器的能量消耗就能延長整個網絡的使用壽命，只有能耗問題解決好了，無線傳感網絡才能更好的推廣。

數據聚合技術，可以為用戶提供大量有用的信息。傳統的數據聚合技術不考慮隱私，因此很容易暴露一些用戶的隱私數據。隱私數據的暴露將給用戶帶來各種安全相關問題。隱私和安全問題是促進物聯網和無線傳感器網絡發展的主要障礙，因此我們需要有更好的聚合方法來解決傳感器節點數據聚合時的隱私和安全問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種基于移動聚合者的低能耗隱私保護聚合方法，為無線傳感網絡中的數據聚合進行隱私保護的同時大大降低傳感器節點的能量開銷，從而延長整個無線傳感網絡的使用壽命。

本發明的一種基于移動聚合者的低能耗隱私保護聚合方法，包括以下步驟：

1)系統初始化：可信任的第三方生成nc個隨機的秘密值(n為網絡內的感知節點個數，c為每個節點被分配到的隨機秘密值個數，設nc個隨機的秘密值為集合C)，然后為每個感知節點隨機分配c個秘密值(分配給節點i的秘密值設為集合C_i)，同時將所有的nc個秘密值分配給移動聚合者(此分配方案即straw-man結構)；

2)感知節點加密感知到的數據：在每一個感知周期t，感知節點i，會從周圍環境中收集到數據x_i，然后利用分配到的c個隨機秘密值和周期參數t來生成當前感知周期的加密密鑰k_i：

感知節點i通過下面的公式得到數據的密文c_i：

c_i＝(x_i+k_i)modM (2)