无线传感器网络中的数据安全聚合技术研究

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2、壬学号２０１３２２０６０５１３作者姓名徐）ｐ￥福；指导教师许春香教授！＇■－／；：－？．分类号密级注1UDC学位论文无线传感器网络中的数据安全聚合技术研究（题名和副题名）徐辰福（作者姓名）指导教师许春香教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称计算机技术提交论文日期2016.3.28论文答辩日期2016.5.23学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchofSe

3、cureDataAggregationinWirelessSensorNetworkAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:ChenfuXuSupervisor:Prof.ChunxiangXuSchool:SchoolofComputerScience&Engineering独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进斤的研究工作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢

4、的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同王作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。。八年月ｉ作者签名：日期：１案日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位

5、论文在解密后应遵守此规定）作者签名：＾导师签名：曰期：王〇／《年＜月主巧摘要摘要无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）是由若干个传感器节点组成的无线自组织网络，网络中的节点都是通过无线信道进行通信。一般意义上，无线传感器网络可以用来实现对设备周围环境状况的检测，例如环境污染程度、氧气含量以及PM2.5指数等。然而，传感器设备存储的电量很有限，而数据传输又是最能消耗传感器设备电量的操作。因此，为了减少数据传输的冗余、节省无线网络的带宽，节约传感器设备的电量以及延长网络的使用周期，普遍的做法都是通过在聚合器端使用聚合函数对多个

6、传感器设备的数据进行聚合。除此之外，传感器设备一般都是部署在条件恶劣的网络环境中，网络中的节点很容易遭受网络攻击。但是，越来越多的应用要求保证传感器设备节点的数据隐私和最终聚合统计结果的正确性。基于以上事实，本文首先对已经存在的具备不同安全需求的无线传感器网络数据聚合协议进行介绍，然后对这些数据聚合协议的安全性进行分析，最后提出一个新的可认证且具有隐私保护的数据安全聚合协议方案并对其进行性能模拟分析。在我们提出的可认证且具有隐私保护的数据安全聚合方案中，传感器设备节点使用具有加法同态性质的算法对采集到的明文数据经过两次加密得到密文数据，然后使用聚合签名算法对密文数据签

7、名，最后发送密文数据和签名值至中间聚合器节点。需要说明的是传感器设备节点在加密和签名的过程中可以调用安全外包算法来完成昂贵的椭圆曲线倍点运算。中间聚合器节点收集到多个传感器设备节点的密文数据和签名值后，首先使用聚合验证的方式验证多个传感器密文数据的签名值，然后利用同态性质聚合传感器的密文分片得到聚合密文分片，接着同样使用聚合签名算法对聚合密文片签名，最后发送聚合密文片和签名值至聚合器节点。聚合器节点接收到多个中间聚合器节点的聚合密文片和签名值后，首先利用聚合验证的方式验证多个中间聚合器节点的签名值，然后对聚合密文分片再次进行聚合得到聚合密文，最后利用