無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合安全問題的研究.pdf

1、數(shù)據(jù)融合作為一種節(jié)能技術在無線傳感器網(wǎng)絡中得到了廣泛應用，它能夠有效地去除傳感器節(jié)點在信息采集階段產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)，降低節(jié)點間的通信開銷和計算負載，在延長網(wǎng)絡工作壽命的同時，能夠有效縮短系統(tǒng)決策時間。但是，數(shù)據(jù)融合技術的廣泛應用也使無線傳感器網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)機密性、隱私性和完整性保護等方面暴露出了很多問題。攻擊者能夠通過竊聽、篡改、偽造等惡意行為來破壞網(wǎng)絡安全性能。因此，如何解決數(shù)據(jù)融合過程中出現(xiàn)的安全問題已成為無線傳感器網(wǎng)絡研究領域內的熱點課

2、題。
　　論文通過對無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合技術和網(wǎng)絡安全技術進行研究和分析，將研究工作的重點集中在數(shù)據(jù)隱私性保護技術、節(jié)點信譽評價機制、同態(tài)加密技術以及同態(tài)MAC技術上。論文的研究工作得到了國家自然科學基金項目(No.61371071)、北京市自然科學基金項目(No.4132057)、北京市教育委員會學科建設與研究生建設項目的支持。論文的主要研究工作和成果如下:
　　1、提出了基于數(shù)據(jù)動態(tài)分割混合技術的安全數(shù)據(jù)融合方案ESM

3、ART。該方案通過對原始采集數(shù)據(jù)進行動態(tài)差異性分割來為無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)隱私性提供有效保護。在ESMART方案下，竊聽者難以捕獲到完整的數(shù)據(jù)切片，也無法對竊聽到的數(shù)據(jù)切片進行有效復原。該方案在提高隱私數(shù)據(jù)保護性能的同時，還能夠有效地控制節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸量，降低了節(jié)點的通信開銷和計算負載。仿真結果表明，與同類型的數(shù)據(jù)隱私性保護方案相比，ESMART方案在數(shù)據(jù)融合精確度、能量消耗水平等方面都有著明顯的性能優(yōu)勢，具有很好的實用價值。

4、　　2、為了抵御網(wǎng)絡內部攻擊，論文提出了基于信譽的安全數(shù)據(jù)融合方案SRDA。該方案通過部署Watch Dog和局部離群值檢測等機制來對節(jié)點行為進行實時監(jiān)視，并針對節(jié)點特征行為提出了相應的評價指標。當節(jié)點行為信譽值低于預設門限值時，信譽評價機制將判定該節(jié)點為惡意節(jié)點并將其隔離。仿真實驗數(shù)據(jù)表明，SRDA方案在節(jié)點能耗水平、數(shù)據(jù)融合精確度以及惡意節(jié)點識別效率等方面都有著明顯優(yōu)于其他同類型安全方案的性能水平。
　　3、提出了基于同態(tài)加密

5、技術的安全數(shù)據(jù)融合方案ECC-SDAI，方案中使用了具有加法同態(tài)性的橢圓曲線加密機制，保證了節(jié)點隱私數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)融合過程中始終處于密文狀態(tài)，融合節(jié)點可直接對密文數(shù)據(jù)進行融合操作，有效地保護了數(shù)據(jù)的機密性和隱私性，實現(xiàn)了端到端的安全數(shù)據(jù)融合。在此基礎上，ECC-SDAI方案通過構建兩個相互獨立的樹形融合網(wǎng)絡，使基站能夠對數(shù)據(jù)融合結果的完整性進行有效驗證。仿真實驗和安全性能分析結果表明，ECC-SDAI方案在網(wǎng)絡安全強度、節(jié)點通信開銷以及數(shù)據(jù)