两层传感器网络中可验证隐私保护Top-k查询协议

无线传感器网络中隐私保护技术已经成为研究热点,其中隐私保护精确Top-k查询协议已成为富有挑战性的研究问题.文中提出了一种两层传感器网络中可验证隐私保护Top-k查询协议SafeTQ(Safe Top-k Query),SafeTQ由隐私保护Top-k查询协议和两种完整性验证模式组成.SafeTQ使用加随机数扰乱、加密和高资源节点之间安全计算第k位数据值等策略,能够在不泄漏隐私信息的情况下,精确地完成传感器网络Top-k查询.SafeTQ中两种完整性验证模式分别使用邻居数据项形成加密链和空间邻居节点概率发送验证消息策略,使Sink能够检测和拒绝不正确或不完整查询响应.文中通过理论分析和使用真实数据集实验验证了SafeTQ的安全性和有效性.     

面向双层传感网的安全Top-k查询协议

在物联网感知系统中,双层传感器网络(two-tiered wireless sensor networks, TWSNs)因其具有较好的网络健壮性和可扩展性而备受关注.然而,TWSNs中仍存在一些安全问题需要解决.在TWSNs中,位于上层的主管节点是其关键节点,攻击者易通过捕获主管节点来破坏数据的隐私性,甚至破坏查询结果的数据完整性.针对TWSNs中Top-k查询的数据隐私性和完整性保护问题,提出了一种基于顺序保留加密技术(order preserving encryption scheme, OPES)、对称密钥加密技术和数据权值关联技术的安全Top-k查询处理协议(verifiable privacy-and-integrity preservation, VPP).利用这些技术,VPP通过制定特定的传感器节点数据预处理方法和主管节点查询处理方法,并利用Sink(用户)端的Top-k查询结果数据完整性检验方法来实现Top-k查询的数据隐私性和完整性保护.理论分析和实验结果表明:VPP不仅具有更好的安全性,同时在Top-k查询处理的能效性方面也优于已有工作,并具有较低的计算复杂度.     

一个改进的动态门限基于属性签名方案

隐私暴露、信息篡改、虚假数据注入都是无线传感器网络数据融合中面临的严峻挑战,在保护数据隐私性的同时进行完整性验证是数据融合技术研究的热点之一。提出了一种新的支持隐私保护的动态完整性验证算法PDI(Privacy-preserving Dynamic Integrity-verification algorithm),它可以在实现数据隐私保护的基础上侦测到信息被非法篡改。PDI算法使用数据扰动进行数据隐私保护,同时根据现有网络结构动态生成监测节点进行数据的完整性验证,融合过程中篡改过的虚假数据能够更快地被检测并丢弃。仿真实验结果显示,PDI算法可使用较少的通信量和计算量实现隐私保护和完整性验证。     

无线传感器网络中隐私保护通用近似查询协议

无线传感器网络中实现隐私保护通用近似查询是具有挑战性的问题.文中提出一种无线传感器网络中隐私保护通用近似查询协议PGAQ.PGAQ将传感器节点编号和其采集数据隐藏于设计的数据结构中,在基站构造线性方程组解出直方图,根据直方图具有的统计信息,不泄露隐私地完成Top-k查询、范围查询、SUM、MAX/MIN、Median、Histogram等近似查询.PGAQ使用网内求和聚集以减少能量消耗,并且能够通过调节直方图划分粒度来平衡查询精度与能量消耗.PGAQ协议分为H-PGAQ和F-PGAQ两种模式.H-PGAQ模式使用数据扰动技术加强数据安全性,F-PGAQ使用过滤器减少连续查询通信量.通过理论分析和使用真实数据集实验验证了PGAQ的安全性和有效性.     

两层传感器网络中基于位表的隐私保护Top-k查询算法

两层传感器网络中的隐私保护Top-k查询是当前传感网络领域的研究热点,且传感器网络面临严重的隐私保护问题。因此,本文提出了一种两层传感器网络中基于位表的隐私保护Top-k查询算法BTTQ(BitsTable-Based Top-k Query)。BTTQ算法利用保序函数将原始数据分布P映射到目标分布T,并利用取模运算对目标分布T的范围进行扰动,从而保证了感知数据的隐私性;BTTQ通过位表来表示扰动后的数据,所以在查询过程中只需传输位表信息,从而能够有效地降低了网络的通信代价,节省了能耗。理论分析和实验结果表明,与现有Top-k查询算法相比,BTTQ在不泄漏感知数据信息的前提下,算法具有能量高效、安全和高精确性特点。     

低耗能的支持完整性验证的隐私保护融合方案

针对无线传感器网络中隐私暴露、信息篡改、虚假注入等安全问题,提出了一种支持完整性验证的隐私保护融合方案ESIPPA,它可以在实现数据隐私保护和ID隐私保护的基础上侦测到信息的非法篡改。ESIPPA用加权的方式对ID进行隐性传送,同时将ID号作为干扰因子引入对数据进行干扰的干扰公式中,提高隐私保护的安全性;通过构建双融合树模型,充分利用基站能量多的因素,减少节点负担,同时能够验证数据完整性。仿真实验结果显示,ESIPPA方案比已有的基于分布式认证的完整性保护数据融合方案在通信量方面下降了约7.5%,比DCSA方案下降了约15.4%,同时也更好地保护了数据的完整性和隐私性。     

一种低耗能的数据融合隐私保护算法

物联网中的隐私保护是实际应用中要解决的关键问题之一,作为物联网组成部分的无线传感器网络,希望在进行精确数据融合的同时,又能保护个人的隐私.文中提出了一种新的低能耗无线传感器网络数据融合隐私保护算法ESPART.一方面算法依靠数据融合树型结构本身的特性,减少数据通信量;另一方面算法分配随机时间片,避免碰撞.同时限制串通数...     

无线传感器网络中节能与隐私保护范围查询

针对无线传感器网络中范围查询高隐私性与低能耗的要求,提出了一种节能的安全范围查询处理算法EPRN。EPRN对数据查询过程与上传过程进行分离,避免了所有节点将自身感知数据传输至存储节点或基站,大大降低了网络传输过程通信量,延长了网络寿命。运用前缀成员验证、数据加密等技术对感知数据以及查询范围进行处理,从而达到隐私保护的目的。理论分析和仿真实验显示,EPRN在保证数据隐私性的同时具有更好的节能性。     

一种基于复数域的数据融合完整性保护算法

随着无线传感器网络技术的快速发展,传感器网络开始承载越来越多的应用服务,很多应用都需要保证信息或数据的隐私性和完整性,这对网络数据融合提出了更高的要求.因此,设计一种能够实现隐私保护兼完整性保护的数据融合方案显得尤为重要.文中提出了一种基于复数域的新无线传感器网络数据融合完整性保护算法,通过对实部真实数据增添私有种子进行隐私保护,并利用复数的虚实部关联特性进行数据的完整性保护.此外,算法依靠数据融合树型结构本身的特性,减少了数据通信开销,计算复杂度低.理论分析表明,在恶意节点的各种攻击情况下,算法具有良好的完整性保护性能.仿真结果显示,算法可以在有效保护数据隐私性和完整性的前提下,花费与 TAG 相同的时间,得到精确的数据融合结果     

两层传感器网络中安全Top-k查询处理技术综述

无线传感网中安全数据查询技术的研究已引起了广泛的关注,其中以存储节点为中间层的两层传感器网络中安全Top-k查询技术的研究具有重要的现实意义。现有的安全Top-k查询技术主要针对查询过程中数据的隐私保护和查询结果的完整性验证等问题开展研究工作。从安全性能和通信性能两个维度出发对现有的两层传感器网络中的安全Top-k查询技术进行了总结,介绍了网络模型查询模型,以及查询过程中存在的安全性问题;同时分析和总结了现有的各协议所采用的关键技术以及其主要优点和不足,最后指出了未来可能的研究方向。     

面向隐私保护的两层传感网Top-k查询处理方法

无线传感器网络中的隐私保护技术已经成为研究热点,其中具有隐私保护能力的Top-k查询已经成为富有挑战性的研究问题.提出了一种基于前缀编码验证(PMV)机制的两层传感器网络隐私保护Top-k查询处理方法.通过引入PMV机制,并利用加密和Hash消息身份验证编码技术,使感知节点对采集到的数据进行加密和编码处理,并上传至存储节点;存储节点利用PMV机制实现在无需感知数据明文参与下的数值线性关系比较,进而计算包含查询结果的最小候选密文数据集,并发送给Sink节点;最终由Sink解密密文数据,完成Top-k查询结果计算.为了降低感知节点能耗,给出基于Hash技术的能量优化策略.理论分析和实验结果表明,该方法能够确保数据的隐私安全性,且性能表现优于现有工作.     

道路网络上基于时空相似性的连续查询隐私保护算法

连续查询作为基于位置服务中常见的服务类型之一,为人们的生活和工作带来了巨大的便利.最近几年,针对位置服务中的隐私保护引起了学术界研究者的广泛关注.然而,现有在道路网络上的位置隐私保护工作大多针对快照查询提供隐私保护.如果直接将这些算法应用于连续查询,由于连续查询中位置频繁更新,将同时产生连续查询隐私泄露和精确位置的泄露.由于网络拓扑的存在,移动用户的运动在一段时间内具有时空相似的特点.利用连续查询用户的时空相似性,提出了一种在道路网络上基于时空相似性的连续查询隐私保护算法.通过采取分组策略构造匿名集和K-共享机制,提出了一种启发式宽度优先用户搜索算法HBFS来构造匿名用户集,并提出了一种连续时刻内匿名路段集生成算法CSGA生成匿名路段集合,可以同时防止连续查询攻击和位置依赖攻击.最后,采用4个评价标准对算法进行了一系列实验,验证了算法的有效性.     

两层传感器网络中安全Top-k查询协议

在两层结构传感器网络中,存储节点收集传感器采集的数据,负责处理Sink的查询.在敌对环境中,存储节点可能会被攻击者妥协而泄露传感器所采集的敏感数据以及向Sink返回不完整的或虚假的查询结果.为此,提出了一种安全Top-k查询协议:SecTQ,SecTQ在保证存储节点正确执行查询的同时能有效防止敏感数据的泄露.为了保护数据的隐私性,首先将不同传感器采集的数据之间的直接比较转换成传感器采集的数据与Sink提供的查询比较值进行比较,并提出了一种基于扰动多项式函数的隐私保护方案.该方案利用扰动函数对传感器采集的数据和Sink提供的查询比较值进行编码,保证存储节点在不知道数据和查询比较值真实内容的情况下正确地执行查询处理.为了保护查询结果的完整性,提出了一种称之为水印链的方案,该方案能有效检测查询结果的完整性.     

WSNs中可保护数据完整性和隐私的数据融合算法

提出一种可进行数据完整性和隐私保护的无线传感器网络安全数据融合算法IPPDA。通过在感知数据中附加一组同余数, 使汇聚节点能通过中国剩余定理进行数据完整性检测; 以时间和密钥为参数计算基于杂凑函数的消息验证码, 保证数据的新鲜性; 利用同态加密算法对数据进行隐私保护。仿真结果表明, IPPDA可以有效保护融合数据的隐私性、完整性和新鲜性, 能花费比iCPDA和iPDA算法更少的数据通信量和计算量, 得到更加精确的数据融合结果。     

外包XML数据库查询验证技术

外包XML数据库的查询验证目标是保证XML数据和结构的可信性.为此,设计一种基于RMH树的数据结构,改进现有查询验证算法,对XML数据和结构进行真实性、完整性和最新性的验证,并且使数据的完整性验证具有隐私保护功能.理论分析和实验结果表明,该方案在查询验证效率、存储成本、安全性等方面均优于现有验证方案.     

路网环境下保护LBS位置隐私的连续KNN查询方法

位置隐私保护与基于位置的服务(location based service, LBS)的查询服务质量是一对矛盾,在连续查询(continuous query)和实际路网环境下,位置隐私保护问题需考虑更多限制因素.如何在路网连续查询过程中有效保护用户位置隐私的同时获取精确的兴趣点(place of interest, POI)查询结果是目前的研究热点.利用假位置的思想,提出了路网环境下以交叉路口作为锚点的连续查询算法,在保护位置隐私的同时获取精确的K邻近查询(K nearest neighbor, KNN)结果;基于注入假查询和构造查询匿名组的方法,提出了抗查询内容关联攻击和抗运动模式推断攻击的轨迹隐私保护方法,并在分析中给出了位置隐私保护和查询服务质量平衡方法的讨论.性能分析及实验表明,该方法能够在连续查询中提供较强的位置隐私保护,并具有良好的实效性和均衡的数据通信量.     

两层无线传感器网络安全范围查询协议

在两层无线传感器网络查询过程中,攻击者可能破坏敏感数据的隐私性或者操纵被俘获的传感器节点,提交不完整或错误的查询结果.为此,提出了一种安全范围查询协议ZOSR,ZOSR在存储节点正确处理范围查询的同时,有效地保护数据的隐私性和查询结果的完整性.首先,将感知数据与查询范围上下界的两次比较过程,转换为感知数据与查询范围中值距离和查询范围半径值之间的一次比较过程.为了保护数据的隐私性,将待比较的数值进行Z-O编码,并与HMAC消息认证机制结合,使得ZOSR协议在共谋攻击的情况下,无法破坏网络中其他节点的隐私性.最后,为了实现查询结果的完整性验证,对于未满足查询条件的感知数据通过共享密钥构造其验证码.     

传感器网络中面向隐私保护的高精确度数据融合算法

无线传感器网络是物联网的重要组成部分,在数据融合的同时加入隐私保护机制是无线传感器网络隐私保护与安全的手段之一.文中针对现有SMART隐私保护方案的一些性能缺陷,加入多类优化因子,形成新的传感器网络数据融合隐私保护算法.这些算法的重点是提高数据融合的精确度和安全性,其中加入局部优化因子的算法在保证高精确度的同时,构成了新的隐私保护方案,有效地降低了通信量,从而减少节点能量支出,间接地延长了网络存活时间.仿真结果显示,吸收这些优化因子的P-SMART-CLPNT算法是一种具有精确度高、通信量小的隐私保护数据融合算法.     

两层传感器网络中隐私与完整性保护的范围查询协议

针对两层传感器网络中存储节点更容易受到攻击这一问题,文中提出一种隐私与完整性保护的范围查询协议:VQuery.VQuery在保证存储节点正确执行查询的同时能有效防止敏感数据与查询条件的泄露.为了保护数据的隐私性,提出了一种基于多项式技术的隐私保护方案,该方案利用多项式技术对节点采集的数据范围信息和查询条件进行编码,保证存储节点在不知道数据和查询条件真实内容的情况下正确地执行查询处理.为了保护查询结果的完整性,提出了一种基于水印链技术的完整性认证方案,该方案能有效检测查询结果的完整性.为了对多维数据查询结果的完整性认证,提出了一种多维区间树的数据结构来表示多维数据.分析和实验结果论证了VQuery协议的有效性.     

两层传感器网络隐私保护Skyline查询协议

无线传感器网络中隐私保护技术已经成为研究热点,其中隐私保护精确Skyline查询协议已成为富有挑战性的研究问题.提出一种两层传感器网络隐私保护Skyline查询协议(PPSQ).该协议通过采用Z-O编码技术并结合HMAC机制,使得存储节点可以在无需感知数据明文的情况下判断出元组的支配关系,从而得出密文查询结果,保护了数据的隐私安全性;并通过辅助计算节点计算的验证码来保证查询结果的完整性.理论分析和实验结果表明,PPSQ协议能够保证感知数据、查询结果的隐私安全性和查询结果的完整性,且性能优于现有工作.