无线传感器网络中的数据融合隐私分级保护

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1、无线传感器网络中的数据融合隐私分级保护木陆川姚剑波文光俊电子科技大学宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室，四川成都６１００５４摘要：随着无线传感器网络广泛应用于日常生活领域，监控对象的敏感数据隐私成为一个重要问题。在数据融合时，需要提供有效的隐私保护．然而，现有的方法没有提供分级的隐私保护且能耗较大。为了保护数据融合隐私，引入隐私分级的方法，提出了数据融合隐私分级保护。根据所期望的隐私级，同一簇内的所有节点被分为多个组，数据仅在同一组内进行预处理。与现有的方法相比，在确保所需的隐私级时，数据融合隐私分级

2、保护具有较低的能耗。关犍词：无线传感器网络数据融合隐私保护数据融合分隐私级保护．１前言无线传感器网络广泛用于信息收集，如战场侦察、环境监测、交通监控等［１’２ｌ。．当人们参与进无线传感器网络时，隐私成为无线传感器网络成功应用的主要障碍【３】。无线传感器网络由大量的传感器节点组成，每个节点的能量、计算、存储、感应及通信能力严格受限。为了节省能量和通信带宽，减少原始数据的发送，传感器节点需要协同在网处理所收集的原始数据。数据融合就是在网处理的方法之Ｊ州Ｊ。随着无线传感器网络应用于日常生活领域，监控对象的敏感数

3、据隐私成为一个重要问题。如果没有提供适当的隐私保护，即使数据是加密的，对手仍然可以获得敏感信息【３】。２相关工作ＷｅｎｂｏＨｅ等人建立了基于簇的私有数据聚合方案‘６１，第一次处理数据融合隐私问题。利用多项式的代数特性计算所需融合值并确保任何节点都不能知道其他节点的数据值。在基于簇的私有数据聚合方案中，首先构造簇，然后在簇内执行中间聚合。为了实现数据聚合，同一簇内的任何两个节点Ａ和Ｂ需交换信息。Ａ发送勘ｃ（以，ｋ仙）给Ｂ；Ｂ发送砌ｃ（ｖ：，足仙）给Ａ。３数据融合隐私需求当无线传感器网络应用于日常生活领域，数据隐

4、私保护是主要关心的问题之一。对于数据融合隐私保护，有三种基本的需求‘６】：，（１）保密性：节点只能知道自己的数据而不应知道任何其他节点的数据。隐私保护方案能应对外部攻击者的偷听和被俘节点的协同攻击。・作者简介ｔ陆／１１（１９８３．），男，江西景德镇人，电子科技大学在职硕士研究生，主要研究方向集中在无线传感器网络与信息安全、无线通信领域，（Ｅ．ｍａｉｌ：ｃｈｕａｎｌｕ＠ｕｅｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ）；姚剑波（１９６５．），男，贵州遵义人，博士，主要研究方向为网络信息安全：文光俊（１９６４－），男．ＩⅡｔ）ｌｌ南充

5、人，教授，博士生导师，主要研究方向为通信与信息系统．（２）有效性：数据融合的根本目的是减少原始数据在无线传感器网络中的发送，以保存能量和减少带宽的使用。为了保护数据的隐私，数据融合隐私保护方案引入了额外的开销。因此，对于一个优良的数据融合隐私保护方案，其额外开销应尽可能的小。（３）精确性：任何节点收集的原始数据都不能被其他节点知晓，融合数据是精确的。精确性是评价数据融合隐私保护方案的标准。４无线传感器网络和数据融合模型４．１无线传感器网络模型无线传感器网络由大量部署于监控区域的传感器节点组成。传感器节点分为三

6、类：基站（ｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎ）、簇头（ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄ）和普通传感节点（ｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅ）。基站具有足够的能量和丰富的资源；簇头次之；普通传感节点的能量和资源最少。４．２数据融合模型无线传感器网络的每个簇包含，１个节点，其中一个是簇头，ｒ／一１个是普通传感器节点。如果节点Ｓｉ（ｉ＝１＇２，…，ｎ）在ｔ时间收集到数据ｄｉ，那么数据融合函数定义为‘６’９１：，一厂（ｆ）口ｆ（ｄｌ，ｄ２，．．．，ｄｉ，．．．，ｄ。）根据数据融合函数，我们可以得到加融合函数弛）口∑二ｄｉ由于其他的融合函数（如平均、中

7、值、最大、最小等）均可归结为求和运算，所以本文只考查加融合函数。５数据融合隐私分级保护在数据融合隐私分级保护中，为了减少通信，根据所需的隐私级，一个具有，１个传感节点的簇被分为多个在网预处理组。最低隐私级对应分组中具有３个传感节点的分组；其次对应分组中具有４个传感节点的分组；依次类推，最高隐私级是把一个簇划分为一个组。对于最低隐私级，由于，ｌ模３可能等于０，ｌ或２，所以预处理组可能包含３个、４个或５个传感节点。对于一个含有７个传感节点的簇而言，可以划分为两个隐私级，其最高隐私级与基于簇的私有数据聚合方案相同，

8、我们考察其最低隐私级的情形。在最低隐私级，７个传感节点被分为两个预处理组，一个含有３个传感节点：Ａ、Ｂ、Ｃ，其私有数据分别为ａ、ｂ、ｃ；另一个含有４个节点：Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，其私有数据分别为ｅ、ｆ、ｇ、ｈ。对于３成员组，预处理过程相似与基于簇的私有数据聚合方案。节点Ａ、Ｂ、Ｃ能得到预处理值。ＦＡ５ＫＡ＋１，＾Ｂ＋Ｖ；＝（口＋６＋ｃ）＋五ｌ矗＋ｒ１２甄２％＝％Ａ＋堙＋《＝０＋６＋ｃ）＋，ｉｌｘＢ＋，