基于隐私保护和完整性验证的范围查询技术研究

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1、学校代号10530学号201510171828分类号TP393密级公开硕士学位论文基于隐私保护和完整性验证的范围查询技术研究学位申请人喻旅游指导教师匡林爱学院名称信息工程学院学科专业计算机科学与技术研究方向计算机网络二〇一八年五月二十日ResearchontheKeyTechnologiesofRangeQueryTechnologyBasedonPrivacyProtectionandIntegrityVerificationCandidateYuLvyouSupervisorKuangLinaiCollegeCollegeofInformati

2、onEngineeringProgramComputerScienceandTechnologySpecializationComputerNetworkDegreeMasterDegreeUniversityXiangtanUniversityDateMay20,2018摘要伴随着互联网科技的进步，无线传感器网络相关的安全范围查询技术受到了各个领域的广泛关注。因为无线传感器网络存在的一些特征和限制条件，想要提出一种安全高效的范围查询协议面临着许多挑战。在无线传感器网络中，范围查询是最常见的一种查询操作，主要是向网络查询处在某个范围内的数据。许多场

3、景都会应用到范围查询，但其中还存在着一些安全问题。本文针对无线传感器网络中范围查询所面临的问题，通过查阅大量的文献和分析现有安全范围查询协议，研究出了一种新型的数据隐私性和完整性验证的安全范围查询协议YQuery。本文主要进行了以下一些研究工作：针对无线传感器网络中感知数据的隐私性保护，YQuery协议提出了SEM加密协议。该加密协议主要是使用流加密技术对网络中的感知数据和范围查询请求进行加密，数据的查询操作可以以密文的形式进行。SEM加密协议能够很好地保护感知数据和查询请求的隐私性。针对查询结果的完整性验证，YQuery提出了S2L和S2D数据结

4、构。S2L数据结构主要是将一个序列号与感知数据进行异或操作得到Tag，然后将Tag与感知数据进行连接操作得到S2L数据。S2D数据结构主要是在S2L的基础上将感知数据和其所在的维度进行异或操作。利用S2L和S2D结构可以有效地对判断查询结果是否完整。最后，通过仿真实验对YQuery的性能进行评估，结果表明YQuery协议与现有的部分协议相比具有更加好的能耗性能。关键词：无线传感器网络；范围查询；隐私保护；完整性验证；YQuery协议IAbstractWiththedevelopmentofInternettechnology,thesecurera

5、ngequerytechnologyinwirelesssensornetworks(WSNs)hasdrawnmoreattentionfromtheresearchcommunityandpracticalapplications.Meanwhile,somecharacteristicsandlimitationsofWSNsexhibitionuniquechallengesforthesecurerangequeryprotocolinWSNs.InWSNs,rangequeryoperationisthemostcommontypeof

6、queryoperation.Itismainlytoquerydatainacertainrange.RangequeryoperationhasbeenwidelyusedinWSNs,buttherearestillsomesecureissues.BasedonthestudyandanalysisofexistingsecurerangequeryprotocolsinWSNs,anewprivacyandintegritypreservingrangequeryprotocol,namedYquery,isproposedinthisp

7、aper.Themainresearchworkofthispaperinclude:Fordataprivacypreserving,Yquerypresentsastreamencryptionmechanism(SEM)byadoptingstreamciphertoencrypt/decryptallsenseddatasuchthatastoragenodecanonlyprocessissuedqueriesoverstoreddataintheencryptiondomain.SEMencryptionprotocolcanwellp

8、rotecttheprivacyofdata.Fordataintegrity/completeness,Yquerypr