[发明专利]一种无线传感器网络同态加密隐私保护方法

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络同态加密隐私保护方法，具体的是通过线性还原算法保证数据的冗余性和使同态加密保证数据的隐私性。线性还原算法是通过在分片数据中加入隐藏分片数据信息来保证即使在数据包丢失的情况下，通过隐藏的数据信息，加以还原出原始数据，数据的隐私性通过同态加密算法，保证数据的隐私保护性，同时，同态加密加法和线性还原结合，不会太大增加计算量，适合无线传感器计算能力弱的特点。

技术领域

本发明涉及一种应用于无线传感器网络的隐私保护技术方案，针对基于分片技术的隐私保护算法对丢包敏感的问题，具体是通过线性还原算法保证数据的冗余性和使同态加密保证数据的隐私性，从而保证数据在传输过程中对丢包具有还原功能。本技术属于无线传感器网络隐私保护领域。

背景技术

随着物联网的不断发展，作为物联网的重要组成部分，无线传感网的研究也在不断的深入，其应用已经从国防军事领域，航空领域拓展到环境监测、交通管理、医疗卫生、智能家居、抗灾等诸多领域，显示了其巨大的应用前景。2013年，中国报告大厅发布的《2013-2017年中国传感器行业竞争格局分析及发展趋势研究报告》指出，无线传感器网络的逐渐普及，促进了信息家电、网络技术的快速发展，家庭网络的主要设备已由单一机向多种家电设备扩展，基于无线传感器网络的智能家居网络控制节点为家庭内、外部网络的连接及内部网络之间信息家电和设备的连接提供了一个基础平台。近年来，无线传感器网络的研究不断的深入，其应用已经从国防军事领域，航空领域拓展到环境监测、交通管理、医疗卫生、智能家居、抗灾等诸多领域，显示了其巨大的应用前景。

无线传感器络是一种可以大规模分布式部署的网络，由无线传感器组成，具有自组织，多跳和以数据为中心等特征，经常部署于无人维护、条件恶劣的环境当中。在无线传感网中，一个无线传感器的主要任务是采集数据和转发数据，由于经常放置在无人区域中，这些数据面临着被攻击者物理俘获，破解和篡改的诸多安全威胁，导致自身的许多隐私信息数据暴露和窃取。这个问题正在变得日益突出，在现有的无线传感器网络中，隐私保护技术主要分为数据隐私保护技术和位置信息隐私保护技术两个方面。位置隐私保护技术是防止攻击者通过通信模式监测分析获取目标位置。

数据隐私保护技术是防止攻击者通过链路层窃听传感器节点获取有效信息目前针对数据隐私保护和位置隐私保护所采用的技术和方案主要分为三类，分别是基于扰动技术，基于分片技术和基于同态加密。基于扰动技术的隐私保护算法CPDA(cluster-baseprivate data aggregation)，其思想是利用簇协议和多项式的代数进行数据聚合隐私保护。其主要优点是实现精确聚合，但是CPDA的计算和通信开销都很大，且只提供一种级别保护。而基于分片技术的隐私保护算法SMART协议，主要是通过将原始数据进行分片、混合、聚合，通过多条路径传输达到隐私保护，其主要优点是精确聚集和提供完整性验证，SMART协议所带来的问题是对丢包十分敏感基于同态加密的隐私保护协议AHE协议可以有效应对共谋攻击，但是对于数据的完整性无法保证。然而这些协议都无法保证数据分片在丢失的情况下，保证数据的完整性。

发明内容

技术问题：本发明旨在研究无线传感网的隐私保护算法，在总结和分析各种隐私保护算法的缺点和隐私攻击窃取的基础上，使用理论分析和实践相结合的研究方法。针对基于分片技术的隐私保护算法对丢包敏感的问题，采用每个分片数据包都携带部分其他分片信息的方法，从而达到即使在源节点未收到部分分片的情况下，仍然还原出完整的数据的效果。

技术方案：在无线传感网中，传感器包含了数据采集、传输、处理和应用的全过程，并且由于无线传感器的传输方式是无线的，也造成了无线传感网的数据传输的不安全，容易被窃取和攻击，因此对于数据传输的隐私保护十分重要。并且由于无线传感器的本身的特点，限制了在无线传感器上的计算量和存储量，也就导致在无线传感器上的程序时间复杂度和空间复杂度不能太高。本方案通过数据分片实现了无线传感器网络中数据传输的安全性，并且通过对数据分片加入冗余还原算法保证数据的完整性。有利于数据的有效传输，对数据的完整性提供保护，并且对计算量和存储空间要求相对较小。