无线传感器网络中一种可容错的安全聚集算法.pdf

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1、·6·工业仪表与自动化装置2015年第3期无线传感器网络中一种可容错的安全聚集算法朱慧博，石鲁生(宿迁学院计算机科学系，江苏宿迁223800)摘要：针对实际应用中无线传感器网络的隐私保护需求和无线通信易出错的特点，提出一种可容错的安全聚集算法。算法通过多路径聚集保证在链路出现故障的情况下聚集可以正常进行，使用轻量级的同态加密系统，对传感器节点读数进行端到端的加密，保护数据隐私的同时允许基站解密获得最终聚合结果。仿真实验表明，算法具备较高的安全性和较好的容错能力，在计算和通信开销增加很小的情况下，能够获得准确的聚集结果。关键词：无线传感器网络；容错性；隐私保护；数据聚集中图分

2、类号：TM393文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)03—0006—04FaulttolerantandsecuritydataaggregationalgorithminwirelesssensornetworksZHUHuibo，SHILusheng(DepartmentofComputerScience，SuqianCollege，JiangsuSuqian223800，China)Abstract：Thispaperproposedasecurityaggregationalgorithmwithfaulttolerantforwirelessse

3、nsornetworkswhichhavehighratesofcommunicationfailuresandneedprivacyprotectioninpracticalapplica—tions．Thealgorithmusesmultipath—basedroutingpathsforreliablycarryingoutaggregationinsensornet—worksexhibitinglinkfailures，andusesalightweighthomomorphiccryptosystemformaintainingtheend-to—endcon

4、fidentialityofindividualsensorreadings，SOtheprivacy—preservingcanbeachievedwhileallo—wingthesinknodetodecryptthehiddenaggregatevalue．Simulationresultsshowthatthealgorithma—chievesahighdegreeofsecurityandfaulttolerant，theaccurateaggregateresultcanbeobtainedwithim—posingsmallcomputationandco

5、mmunicationoverhead．Keywords：wirelesssensornetworks；faulttolerant；privacy—preserving；dataaggregation基站，通信开销和能量消耗都非常巨大，而在典型无0引言线传感器网络中，传感器节点的突出特征即为资源无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，和能量严重受限，故该方法显然无法适用。WSN)由微型、低成本、低功耗的微传感器组成，这网内数据聚集技术允许聚集路径中每个节点将些传感器可以通过无线通信来协同工作，进行数据其接收到的其他节点读数聚集成一个值，因而可以监测和处

6、理。数据收集是无线传感器网络投入实际有效降低网络中巨大通信量，是减少能量消耗的重应用后的主要功能。最简单的收集方法是每个传感要手段。网内聚集通常可分为两类：聚集树或多路器节点单独将自己的读数发送给基站，由基站对所径聚集。聚集树是将所有传感器节点构造成为一棵有读数进行处理。由于每个节点的数据都要传输至便于路由的生成树，因此可以得到最小的通信开销。然而，由于网内无线通信的可靠性不是很高¨J，一收稿日期：2014—10—08个节点的故障将导致以其为根的子树上全部数据的基金项目：江苏省宿迁学院重点科研基金项目(No丢失，从而导致聚集结果出现较大的误差。多路径2012KY14)，江苏

7、省宿迁市科技创新专项资金项目(Z201210)聚集，利用数据广播优势，对传统聚集树结构进行了作者简介：朱慧博(1979)，女，江苏省宿迁市人，副教授，硕士主要研究方向为无线传感器、高频功率电子变换技术等。增强，但聚集时需要注意超量和过度计算问题。2015年第3期工业仪表与自动化装置·7·此外，在无线传感器网络的许多应用场景中，如器节点产生有效的密钥流，从而对传感器的读数进战场监视、医疗监护等需要保证各传感器读数的行加密。例如，某个传感器节点n与基站共享秘钥安全性，即提出了隐私保护的要求。没有这种安全k，则可以利用伪