两层无线传感器网络中安全Top-k查询处理技术研究

发布时间：2017-10-08 23:18

  本文关键词：两层无线传感器网络中安全Top-k查询处理技术研究

  更多相关文章： 两层无线传感器网络 数据查询 隐私保护 一致性验证

【摘要】：两层无线传感器网络对于提高网络容量和扩展能力、降低系统复杂程度以及延长网络生命周期是必不可少的,因而具有良好的发展前景。数据查询操作是无线传感器网络应用中最为常用的操作。在两层无线传感器网络中,存储节点处于至关重要的位置,是攻击者的首选目标。一旦存储节点被俘获,网络中的数据隐私和查询结果的一致性都将受到威胁。两层无线传感器网络中的安全数据查询技术已经成为了研究热点。本文以两层无线传感器网络为研究背景,针对Top-k查询操作所面临的数据安全威胁,从数据隐私安全性和查询结果的一致性两个角度,分别提出了一种基于桶划分的隐私保护Top-k查询处理方法BPTQ和一种高效的可验证Top-k查询处理方法ETQ-RIV,并详细描述了用于BPTQ的感知数据上传协议和Top-k查询处理协议,以及用于ETQ-RIV的数据绑定及采集协议和Top-k查询处理及验证协议。BPTQ方法引入了桶划分机制和加密技术,确保感知数据存储、传输和查询处理过程的隐私安全性。ETQ-RIV方法基于Hash消息身份认证编码(HMAC)机制,通过在传输数据中加入信息校验码,实现针对查询结果的一致性验证。理论分析和实验结果表明,BPTQ方法能够保护感知数据的隐私安全,并能够降低感知节点能耗,延长整个网络的生命周期;ETQ-RIV的协议流程简单,易于实现,安全性高,能够验证查询结果数据是否被恶意篡改或隐瞒,与现有方法相比,ETQ-RIV通信代价和查询结果冗余度都更低。
【关键词】：两层无线传感器网络 数据查询 隐私保护 一致性验证
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 专用术语注释表9-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景与内容10-11
• 1.2 课题研究现状11-13
• 1.3 本文主要工作13
• 1.4 本文组织结构13-15
• 第二章 相关背景知识介绍15-33
• 2.1 无线传感器网络知识概述15-25
• 2.1.1 无线传感器网络结构15-16
• 2.1.2 感知节点的结构与限制16-18
• 2.1.3 无线传感器网络特征18-19
• 2.1.4 无线传感器网络关键技术19-21
• 2.1.5 无线传感器网络的应用21-24
• 2.1.6 两层无线传感器网络24-25
• 2.2 TWSNs中数据查询处理技术25-28
• 2.2.1 数据查询概述25-26
• 2.2.2 Top-k查询定义26
• 2.2.3 TWSNs中数据查询所面临的安全威胁26-28
• 2.3 常用的安全数据查询技术28-31
• 2.3.1 隐私保护安全技术29-30
• 2.3.2 一致性保护安全技术30-31
• 2.4 TWSNs中安全数据查询方法评价指标31-32
• 2.4.1 安全性评价指标31-32
• 2.4.2 适用性评价指标32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于桶划分的隐私保护Top-k查询处理33-48
• 3.1 系统模型33-34
• 3.1.1 网络模型33
• 3.1.2 威胁模型33-34
• 3.2 基于桶划分的隐私保护Top-k查询处理方法34-39
• 3.2.1 桶划分机制35-36
• 3.2.2 感知数据上传协议36-38
• 3.2.3 Top-k查询处理协议38-39
• 3.3 性能分析39-41
• 3.3.1 隐私安全性分析39-40
• 3.3.2 通信代价分析40-41
• 3.3.3 查询结果冗余度分析41
• 3.4 实验分析41-47
• 3.4.1 感知节点通信代价对比实验41-44
• 3.4.2 查询处理通信代价对比实验44-46
• 3.4.3 查询结果冗余度对比实验46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 高效可验证Top-k查询处理方法48-59
• 4.1 系统模型48-50
• 4.1.1 网络模型48-49
• 4.1.2 威胁模型49
• 4.1.3 评价指标49-50
• 4.2 高效可验证Top-k查询处理方法50-53
• 4.2.1 数据绑定及采集协议50-51
• 4.2.2 Top-k查询处理及验证协议51-53
• 4.3 性能分析53-54
• 4.3.1 安全性分析53
• 4.3.2 通信代价分析53-54
• 4.3.3 查询结果冗余度分析54
• 4.4 实验分析54-58
• 4.4.1 网内通信代价对比实验55-56
• 4.4.2 查询处理通信代价对比实验56-58
• 4.4.3 查询结果冗余度对比实验58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文65-66
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利66-67
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目67-68
• 致谢68

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