[發明專利]一種針對多智能體中存在不誠實節點的安全一致性方案

有效

• 申請號: 202110318692.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112989417B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 吳亞聯;趙嘉麒
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06F21/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種針對多智能體中存在不誠實節點的安全一致性方案。該方案包括以下步驟：由多智能體中的節點采集數據信息；節點利用公鑰對初始狀態進行同態加密；鄰居節點利用密文計算節點間加權狀態差值后，發回給其對應節點；在通信過程中，檢測狀態差值，判斷是否存在不誠實節點篡改初始狀態；通過迭代過程的狀態差值計算自適應閾值，檢測節點是否符合一致性過程；由可信任機構來確認節點是否為不誠實節點。該方法實現了具有不誠實節點的多智能體的一致性隱私保護以及不誠實節點的檢測；使用同態加密方法，保護了節點隱私；利用多重的限制條件檢測出不誠實節點，減輕不誠實節點的污染，提高了一致性過程的隱私性、準確性和健壯性。

技術領域

本發明屬于多智能體一致性隱私保護和信息安全領域，具體涉及針對多智能體中存在不誠實節點的安全一致性方法。

背景技術

多智能體在很多領域，包括無人飛行器協調控制、編隊控制、車輛交通管理以及無線傳感器網絡中都有廣闊的應用前景。一致性問題作為多智能體之間合作協調的基礎，受到來自各個領域研究者廣泛的關注。傳統的一致性方法采用相鄰節點之間明確的狀態值交換，以在計算上達成一致。這種明確的交換狀態信息存在著兩個潛在問題。首先，它會導致參與節點的隱私泄露；其次，以未加密的純文本格式存儲或交換信息容易受到攻擊者的攻擊，攻擊者可以通過侵入通信連接來竊取信息。針對上述問題，很多文獻都給出了解決方案。這些方案能達到對節點初始狀態的隱私保護和有限的安全性，然而，現有的解決方案依賴于所有節點將遵循方案中設計的規則并且網絡中沒有不誠實節點的假設。事實上，如果多智能體中的某些節點是不誠實的，他們可能會操縱他們的數據以更好地保護他們的隱私，而一致性的準確性將被污染和破壞。

因此考慮到現有方案中存在上述問題。本發明提出了一種針對多智能體中存在不誠實節點的安全一致性方案。

發明內容

本發明的目的是提出一種針對多智能體中存在不誠實節點的安全一致性方案，以提高針對不誠實節點的一致性過程的隱私性和準確性。

本發明所述的一種針對多智能體中存在不誠實節點的安全一致性方案，其特征在于該方法由多智能體中的節點采集數據信息；節點利用公鑰將初始狀態進行同態加密，并將加密狀態以及公鑰傳輸給鄰居節點；鄰居節點對密文進行操作計算其與鄰居節點之間的差值后，發回給其對應節點；每個節點在通信過程中都會得到加權狀態差值，通過檢測狀態差值，來判斷是否存在不誠實節點篡改初始狀態；通過每次迭代過程的狀態差值變化來計算自適應閾值，檢測其鄰居節點是否符合一致性過程；最后，由可信任機構來確認節點是否為不誠實節點。所有節點更新自身狀態來達到一致性。

具體地說，本發明包括以下步驟：

(1)多智能體中的節點按照隱私和安全保護通信機制，對自身的初始狀態進行加密，與鄰居節點通信，進行自身狀態的更新，最后所有節點達到平均一致。其中隱私安全保護通信機制包括了以下步驟：

一對連接的節點(v₁；v₂)，其中，節點v₁和v₂的初始狀態分別為x₁和x₂。首先，可信任機構發送加權值a₁₂和a₂₁分別給節點v₁和v₂。接著，節點v₁將其加密的狀態ε₁(-x₁)以及公鑰k_p1發送給節點v₂。最后，節點v₂按照以下三個步驟計算得到加密的加權狀態差值ε₁(a₂₁(x₂-x₁))：

1)節點v₂用節點v₁的公鑰k_p1加密初始狀態x₂，k_p1:x₂→ε₁(x₂)；