第 6 期 ꢀ ꢀ
魏 琴 芳 , 等 : Josang 信 任 模 型 的 物 联 网 感 知 层 安 全 数 据 融 合 方 法
· 877·
但 是 方 案 中 只 给 出 了 计 算 平 均 值 的 聚 集 函 数 , 公 钥
密 码 体 制 的 应 用 将 引 入 较 大 的 计 算 量 。
0ꢀ 引 ꢀ 言
无 线 传 感 器 网 络 作 为 物 联 网 感 知 层 的 核 心 组 成
文 献 [ 4] 提 出 的 安 全 数 据 聚 合 ( secure data ag
gregation protocol, SDAP) 方 法 基 于 分 而 治 之 原 理 , 节
点 的 树 形 拓 扑 结 构 首 先 被 动 态 地 划 分 为 多 个 类 似 大
小 的 逻 辑 组 ( 即 子 树 ) , 接 下 来 的 数 据 融 合 将 在 各 个
逻 辑 组 逐 跳 进 行 , 数 据 融 合 结 果 最 终 被 传 送 到 基 站 。
基 站 根 据 这 些 逻 辑 组 的 融 合 结 果 集 合 识 别 可 疑 的 数
据 融 合 逻 辑 组 。
部 分 之 一 , 主 要 由 大 量 部 署 在 监 测 区 域 内 的 低 成 本
微 传 感 器 节 点 组 成 , 通 过 无 线 通 信 方 式 形 成 一 个 多
跳 的 自 组 织 网 络 , 可 广 泛 应 用 于 生 态 监 测 、 健 康 护
理 、 智 慧 交 通 、 智 能 物 流 等 众 多 领 域 , 是 当 前 研 究 的
一 个 热 点 。 然 而 传 感 器 网 络 中 节 点 的 资 源 是 非 常 有
限 的 , 这 主 要 体 现 在 电 池 能 量 、 存 储 能 力 、 处 理 能 力
以 及 通 信 带 宽 等 方 面 , 所 以 减 少 节 点 和 基 站 间 的 数
据 传 输 量 和 通 信 开 销 、 提 高 能 效 和 带 宽 利 用 率 显 得
十 分 必 要 ; 且 物 联 网 感 知 层 所 采 集 的 原 始 数 据 一 般
具 有 较 大 的 冗 余 性 , 因 此 , 数 据 融 合 的 需 求 就 被 提
出 , 通 过 数 据 融 合 技 术 的 运 用 可 以 去 除 采 集 数 据 中
的 冗 余 信 息 以 及 减 少 网 络 中 数 据 传 输 量 , 进 而 节 省
节 点 能 量 , 延 长 网 络 生 命 周 期 。
文 献 [ 5] 提 出 了 一 种 高 效 安 全 的 基 于 模 式 码 的
数 据 融 合 协 议 ( efficient and secure pattern based data
aggregation, ESPDA) , 该 协 议 所 进 行 的 安 全 数 据 融 合
操 作 采 用 的 是 无 任 何 物 理 意 义 的 模 式 码 , 在 数 据 传
输 过 程 中 , 中 间 节 点 不 关 心 信 息 的 具 体 内 容 , 也 就 没
必 要 对 密 文 进 行 解 密 和 再 加 密 , 这 样 可 确 保 数 据 的
机 密 性 并 避 免 中 间 节 点 处 消 息 被 窃 听 问 题 ; 基 站 周
期 性 广 播 密 钥 也 有 助 于 保 障 数 据 的 新 鲜 性 。 随 后 ,
罗 蔚 等 [ 6] 提 出 一 种 高 效 安 全 的 数 据 融 合 协 议 ( effi
cient and secure data aggregation, ESDA) , 采 用 模 糊
算 法 和 模 式 码 来 消 除 传 感 节 点 所 感 知 原 始 数 据 的 冗
余 信 息 并 执 行 相 应 的 数 据 融 合 操 作 , 这 有 助 于 提 高
数 据 的 机 密 性 和 传 感 器 节 点 的 能 效 性 。
物 联 网 感 知 层 中 的 大 量 传 感 器 节 点 通 常 部 署 在
无 人 监 管 的 恶 劣 环 境 或 安 全 敏 感 区 域 , 使 得 网 络 中
的 数 据 融 合 面 临 着 多 种 信 息 安 全 风 险 , 如 数 据 被 窃
听 、 伪 造 、 篡 改 和 重 放 等 攻 击 , 因 此 , 安 全 的 数 据 融 合
[ 1 ]
十 分 必 要 , 相 关 研 究 得 以 开 展
。
近 年 来 , 一 些 研 究 者 从 不 同 角 度 提 出 了 不 同 的
安 全 解 决 方 案 , 其 中 , 基 于 节 点 信 誉 度 评 价 的 数 据 融
合 方 法 得 到 了 重 视 。 为 了 量 化 数 据 融 合 结 果 的 不 确
定 性 以 及 抵 抗 数 据 融 合 过 程 中 节 点 被 捕 获 等 攻 击 ,
本 文 建 立 了 一 个 改 进 的 基 于 节 点 信 誉 度 的 安 全 数 据
融 合 模 型 ( improved creditabilitybased data aggrega
tion, ICBDA) , 用 以 解 决 数 据 融 合 过 程 中 数 据 源 的 安
全 问 题 , 保 证 数 据 融 合 结 果 的 真 实 性 。
Ganeriwal 和 Srivastava 在 研 究 数 据 融 合 技 术
时 , 针 对 无 线 传 感 器 网 络 提 出 了 第 一 个 基 于 声 誉 的
传 感 器 网 络 框 架 ( reputation based framework sensor
networks, RFSN) 信 任 模 型 [ 7] 。 该 模 型 采 用 统 计 和 决
策 理 论 , 构 建 了 一 个 十 分 有 应 用 前 景 的 分 布 式 、 可 扩
展 的 框 架 。 RFSN 信 任 模 型 把 计 算 得 到 的 信 任 值 作
为 节 点 参 与 数 据 融 合 时 所 提 供 数 据 的 权 重 。
文 献 [ 8] 提 出 的 基 于 分 布 式 声 誉 机 制 的 信 标 节
点 信 任 系 统 ( distributed reputation based beacon trust
system, DRBTS) 方 案 将 网 络 中 的 节 点 分 为 传 感 节 点
和 信 标 节 点 , 信 标 节 点 的 提 出 是 本 方 案 的 一 个 亮 点 ,
信 标 节 点 被 用 于 确 定 传 感 节 点 的 位 置 。 在 该 方 案
中 , 每 个 信 标 节 点 的 主 要 任 务 是 监 测 其 邻 居 信 标 节
点 的 行 为 , 传 感 节 点 采 用 简 单 的 多 数 投 票 机 制 来 确
定 是 否 使 用 给 定 的 信 标 位 置 信 息 , 这 样 做 是 为 了 把
恶 意 信 标 节 点 报 告 的 虚 假 位 置 信 息 给 过 滤 掉 。
文 献 [ 9] 提 出 的 加 权 信 任 评 价 ( weighted trust
evaluation, WTE) 方 案 是 利 用 节 点 权 值 作 为 节 点 信
誉 值 来 进 行 数 据 融 合 的 操 作 , 再 将 实 际 值 与 数 据 融
合 结 果 作 比 较 , 结 果 不 同 , 则 说 明 对 应 的 节 点 可 疑 ,
并 用 惩 罚 系 数 来 降 低 该 节 点 的 信 誉 值 , 通 过 将 信 誉
1ꢀ 相 关 工 作
到 目 前 为 止 , 研 究 者 对 数 据 融 合 的 安 全 实 现 方
法 进 行 了 多 种 方 案 的 探 索 。
[ 2]
SIA( secure information aggregation) 协 议
首 先
给 出 数 据 融 合 节 点 的 数 据 融 合 结 果 , 然 后 采 用 高 效 的
抽 样 和 交 互 证 明 来 确 保 融 合 值 是 真 实 值 的 近 似 。 SIA
协 议 还 给 出 对 多 种 计 算 函 数 的 聚 集 方 法 , 如 果 想 要 得
到 可 靠 性 较 高 的 数 据 值 , 交 互 次 数 就 会 相 应 增 加 , 为
完 成 数 据 融 合 所 消 耗 的 节 点 资 源 也 会 明 显 增 多 。
SecureDAV( secure data aggregation and verifica
[ 3]
tion) 协 议
使 用 密 钥 共 享 方 案 为 簇 内 节 点 分 配 密
钥 , 同 时 簇 内 节 点 对 计 算 得 到 的 簇 内 数 据 平 均 值 进
行 部 分 签 名 。 此 方 案 可 以 验 证 融 合 数 据 的 完 整 性 ,
万方数据
全部评论(0)