工业无线网络安全数据融合方案研究

发布时间：2020-03-18 23:58

【摘要】：工业无线网络的应用主要是信息的采集,与无线传感网相比,它对可靠性以及实时性有着更高的要求。数据融合技术是缓解工业无线网络资源瓶颈的重要方法,通过分布式的信息汇聚处理,减少网络中的数据传输量,提高了信息的采集效率,延长了网络的生命周期。但是,数据融合的应用也暴露出了很多安全问题,因此,有必要研究适用于工业无线网络的安全数据融合方案,保障数据在融合过程以及传输中的安全。本文在分析数据融合的作用以及相关安全问题的基础上,设计了一种端到端的安全数据融合方案,通过搭建实验平台,对该方案进行了测试验证。论文的主要工作如下:1.针对融合过程数据机密性的问题,设计了一种基于安全伪随机函数的融合数据安全构造方法。传感器节点使用与汇聚节点共享的密钥以及随机数作为安全伪随机函数的输入,通过输出的扰动数据附加采样数据的方式完成采样数据的机密性保护,同时,在中间融合的过程中,簇首不需要对节点的数据进行解密而是直接对密文进行加法融合,提高了融合速度,避免了节点的采样数据在中间融合过程中被簇首泄露的可能,保障了融合过程数据的机密性。2.针对融合数据端到端的完整性校验问题,通过构造一种满足加法同态性质的同态消息认证码,使生成的同态标签可以和数据执行同样的加法融合操作,通过对比同态标签的融合值,汇聚节点可以检验簇首是否对融合数据进行了篡改,保障了融合数据端到端的完整性。3.本方案的通信开销低于同类型的安全数据融合方案SDAMA;利用实验室现有的工业无线网络WIA-PA平台,对方案的正确性和安全性进行测试验证,同时对方案的存储开销进行了测试分析,本方案增加的存储开销仅为1.31KB,适用于资源受限的工业无线网络。
【图文】：

数据传输,融合函数

会使通信开销呈线性增长，对于上述融合函数来说，求和函数的应用范围更加，因为基于数值的和可以统计出方差、标准差和均值，有利于决策者统计分析以本方案也采用 SUM 作为融合函数。2.2.2 数据融合的作用由于传感器节点的监测范围有交叉，同时为了增强系统的稳定性，同一区域可能布置了多个传感器，造成传感器节点采集的数据就会有一定的冗余。而这量的数据如果全部单独上传到基站，又将会造成网络拥塞。如图 2.3 所示，在采用融合操作时，汇聚节点需要接收 12 个数据包，，而采用融合操作后，汇聚只需要接收 3 个数据包，由此可见，数据融合能够显著降低网络内数据包的量，同时减轻了靠近汇聚节点的簇首的通信负担。无融合有融合

数据分片,融合过程

用 TAG[28]路由算法将融合结果上要步骤包括数据分片、数据交换和节点 ( 1, 2,... )iN i n在有限跳数内点将自身的感知数据划分为 k 分加密发送给集合kS 中的某个节示节点iN 发送给节点jN 的数据分1k iji d 。444 14 34 m m m
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92;TP309

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