基于隐私保护和完整性验证的范围查询技术研究

发布时间：2020-04-05 20:45

【摘要】：伴随着互联网科技的进步,无线传感器网络相关的安全范围查询技术受到了各个领域的广泛关注。因为无线传感器网络存在的一些特征和限制条件,想要提出一种安全高效的范围查询协议面临着许多挑战。在无线传感器网络中,范围查询是最常见的一种查询操作,主要是向网络查询处在某个范围内的数据。许多场景都会应用到范围查询,但其中还存在着一些安全问题。本文针对无线传感器网络中范围查询所面临的问题,通过查阅大量的文献和分析现有安全范围查询协议,研究出了一种新型的数据隐私性和完整性验证的安全范围查询协议YQuery。本文主要进行了以下一些研究工作:针对无线传感器网络中感知数据的隐私性保护,YQuery协议提出了 SEM加密协议。该加密协议主要是使用流加密技术对网络中的感知数据和范围查询请求进行加密,数据的查询操作可以以密文的形式进行。SEM加密协议能够很好地保护感知数据和查询请求的隐私性。针对查询结果的完整性验证,YQuery提出了 S2L和S2D数据结构。S2L数据结构主要是将一个序列号与感知数据进行异或操作得到Tag,然后将Tag与感知数据进行连接操作得到S2L数据。S2D数据结构主要是在S2L的基础上将感知数据和其所在的维度进行异或操作。利用S2L和S2D结构可以有效地对判断查询结果是否完整。最后,通过仿真实验对YQuery的性能进行评估,结果表明YQuery协议与现有的部分协议相比具有更加好的能耗性能。
【图文】：

结构图,单层,结构图,节点

２．１无线传感网络概述逡逑２．邋１．１单层无线传感器网络结构逡逑单层ＷＳＮｓ是常见的ＷＳＮｓ结构，如图２．１所示。该结构主要包含感知节点逡逑（Ｓｅｎｓｏｒ邋Ｎｏｄｅ）、汇聚节点（Ｓｉｎｋ邋Ｎｏｄｅ）和基站。感知节点将其所懫集到的感知逡逑数据进行处理后，以其他感知节点为“桥梁”逐跳地将处理过的感知数据传送到逡逑汇聚节点。感知数据上传到Ｓｉｎｋ后，，再由Ｓｉｎｋ将这些感知数据发送给基站。实逡逑际上，基站是实现用户和ＷＳＮｓ交互的接口。用户可以通过基站来管理、调整逡逑ＷＳＮｓ，同时也可以实现对ＷＳＮｓ请求查询服务。ＷＳＮｓ最终通过基站将相关的逡逑感知数据返回给用户。逡逑一＇＾＼逡逑汇聚节点逡逑／邋＾邋＼逡逑感知节点逦—逡逑ＶＡ逦感知节点＾逦基站逡逑图２．邋１传统单层ＷＳＮｓ结构图逡逑单层ＷＳＮｓ结构中的感知节点主要有两个功能。第一，采集相关数据，感知逡逑节点需要采集和处理相关感知数据。第二，感知节点还需要充当“桥梁”转发其逡逑他节点的数据。单层ＷＳＮｓ结构中的各个感知节点的计算能力和存储空间等性能逡逑基本相同，由此也将会遇到以下两个问题。第一，感知节点通过“桥梁”来转发逡逑数据将消耗掉很多感知节点的能量。第二

典型结构,节点

统的ＷＳＮｓ中包含各种硬件，用户在选择合适的硬件来设计ＷＳＮｓ时需要考虑到逡逑—些因素，如电源、成本和数据存储等。其中感知节点是网络的主要组成部分，逡逑接下来本文将描述感知节点的典型结构Ｈ，如图２．２所示：逡逑存储器｜逦逦逡逑ａ逦传感器板逡逑图２．邋２感知节点典型结构逡逑感知节点主要由五个模块组成：处理单元、传感器板、存储器、收发器和能逡逑量供应模块。其中，处理单元的作用是控制和调节感知节点。通常它可以从传感逡逑器板读取数据，执行应用程序，启动和结束通信协议。传感器板主要作用是采集逡逑数据。存储器主要被用来存储相关数据和应用程序，通常与处理单元相连接。收逡逑发器的作用主要是负责发射和接收无线电信号。能量供应模块主要是为节点中的逡逑一起模块提供必要的能源，其一定程度上决定着整个感知节点的生命周期。逡逑通常情况下，ＷＳＮｓ的部署需要大批价格低廉，体积小，功能多的感知节点。逡逑但是，感知节点在部署应用时存在以下几方面的局限性。逡逑（１）有限的电源能量逡逑感知节点一般是由电池来提供能源，有限的能源供应是ＷＳＮｓ的最主要的限逡逑制之一
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】