适用于无线传感网络的隐私保护数据聚合方案的研究

摘要

无线传感器网络作为物联网中最重要的部分，它是具有感知能力，可以将收集到的信息传输给基站。无线传感器网络利用大量的感知节点对所部属的环境进行实时数据采集，然后这些数据会被基站收集，进行后期的处理和分析。鉴于感知节点本身是资源受限的，能量也有限，在实际应用中，我们必须考虑能量消耗问题。数据聚合技术，可以为系统使用者提供大量的有用信息。传统的数据聚合技术没有考虑数据聚合隐私性，因而很容易暴露用户的一些隐私数据，而暴露的隐私数据会给用户带来问题。

我们通过对基本方案研究，发现了其能量开销大的问题。每个节点都会收集来自外部环境的数据，但是普通节点只会把自己采集到的数据进行加密并发送给其他中继节点。而中继节点，除了把自己采集到的数据进行加密，还会部分聚合来下下层的普通节点的对感知数据加密后的密文。然后中继节点会将这个部分聚合发送给网管或者上层中继节点。除了普通节点只需要发送一次数据，进行一次通信开销，其他中继聚合都需要接受一定数量的密文，然后发送一次数据，它们进行的通信开销次数都会大于一次。然后我们在基本方案中引入了两个新颖的元素：移动聚合者mobile sink及straw-man结构，一方面减少了通信开销次数，另一方面加强了系统的隐私保护特性。结合这两个新颖的元素，我们提出了新的能量节省的隐私保护数据聚合方案。

关键词　无线传感器网络 隐私保护 数据聚合 能量节省

目录

摘要 I

第1章 无线传感网络数据聚合介绍 1

1.1 物联网的发展 1

1.2 无线传感器网络 1

1.3 隐私保护数据聚合 1

第2章 相关工作 3

第3章 隐私保护数据聚合基本方案 4

3.1通信模型 4

3.2基本方案 5

3.2.1初始阶段 5

3.2.2节点数据处理阶段 5

3.2.3聚合者数据处理阶段 6

3.3存在问题 6

第4章 能量节省的隐私保护数据聚合方案 8

4.1两个新元素 8

4.3新通信模型 8

4.3我们提出的方案 9

4.2.1初始阶段 10

4.2.2节点数据处理阶段 10

4.2.3聚合者数据处理阶段 10

4.3能量节省 10

第5章 结论及未来研究方向 12

5.1结论 12

5.2 未来研究方向 12

参考文献 15

致谢 17