无线传感器网络中基于分簇的数据聚合机制.pdf

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1、2015年第34卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)17DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)01-0017-04无线传感器网络中基于分簇的数据聚合机制吉佳，温巧燕，张华(北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京100876)摘要：在无线传感器网络(WSNs)中如何有效聚合数据是当前物联网应用中的重要挑战。然而在已有的若干解决方案中，传感器的计算和通信过程消耗了较高的能量，数据的隐私性和完整性得不到有效保障。针对上述问题，提出一种基于分簇的数据聚合机制，采用代数方程计算传感器的中间数据

2、聚合值，采用数字签名进行簇间传感器的身份认证。实验表明：该机制能有效降低传感器计算和通信的耗能，保证数据的隐私性和完整性。关键词：无线传感器网络；数据聚合；隐私保护；数据完整性；数字签名中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)01-0017-04Cluster·baseddataaggregationschemeinwirelesssensornetworksJIJia，WENQiao-yan，ZHANGHua(StateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnology，BeijingUnive

3、rsityofPostsandTelecommunications，Beijing100876，China)Abstract：Inwirelesssensornetworks(WSNs)，howtoaggregatedataefficientlyisthemajorchallengeforapplicationsoftheInternetofthings．However，inexistingschemesforfhischallenge，sensornodesusuallysufferfromhighenergyconsumptionofcommunicationandcal

4、culation，andprivacyandintegrityofdatascannotbeprotectedeffectively．Aimedattheseproblems，adataaggregationschemebasedonclusteringisproposed，algebraicequationisusedtocomputeintermediatedataaggregationvalueofsensoranddigitalsignatureisusedforIDauthenticationofsensorsbetweenclusters．Experimental

5、resultsshowthattheproposedschemeeffectivelyreduceenergyconsumptionofcalculationandcommunication，andensureprivacyandintegrityofdatas．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；dataaggregation；privacypreserving；dataintegrity；digitalsig·natUre0引言多方安全计算和簇内监督，但其主要缺点是通信量大。无线传感器网络(WSNs)是一个通过传感器感知物理GuoH

6、engzhito]提出了一种减小CPDA计算和通信开世界的自组织网络⋯。由于传感器受到电量限制，其收集销的协议，通过代入消元法聚合数据。YaoJianbo等人提的大量数据需要通过聚合减小能耗j。对于位置、时出的DADPP(dataaggregationdifferentprivacy—levelsprotec—间和压力感知等敏感信息，由于数据传递过程中存在tion)副根据不同数量的节点对数据隐私保护的不同需求诸多不安全因素，如数据被截获、篡改等，易造成数据泄露、而进行聚合。以上两篇文献均不能保证数据完整性。数据不完整等问题。目前有文献[6—9]致力于解决无线传本文提出一种基于

7、分簇的数据聚合机制，能够有效降感器网络中数据聚合问题。低传感器计算和通信的耗能，同时保护数据的隐私性和完HeW等人提出的CPDA(cluster．basedprivatedata整性。在簇内聚合阶段，节点使用计算量、通信量均较小的aggregation)协议基于分簇思想并利用多项式代数性质聚合方式将分片后的数据聚合。在簇间传输阶段，每个簇聚合数据，该协议计算量高且不能保证数据完整性。针对的副簇首监督该簇的簇首向上游簇的簇首传递的数据是否上述问题，Hew等人提出了iCPDA协议，该协议基于被篡改，篡改时进