E+E無線傳感器網絡隱私數據安全研究的詳細資料:
E+E無線傳感器網絡隱私數據安全研究
隨著技術的不斷發展與完善,E+E無線傳感器網絡在服務于人類日常生活的應用中的能力與優勢逐步展現。已經被廣泛應用于健康護理、工廠監控、智能家居以及公共安全等領域。但在這類以人類群體信息為監測目標的應用中,隱私安全問題也日益突顯。E+E無線傳感器網絡“以數據為中心”的特性,使得隱私數據安全更是關系到社會對E+E無線傳感器網絡系統的接納度,是傳感器網絡真正走向應用和全面推廣必須突破的壁壘。
E+E無線傳感器網絡隱私數據安全研究
由于能量和計算能力限制,導致許多傳統的數據安全保護技術不能被直接應用于E+E無線傳感器網絡;同時針對傳感器網絡千差萬別的應用需求,傳感器網絡的架構與安全機制也千差萬別,沒有統一的標準,導致隱私數據安全研究出現許多空白。急切需要從數據安全的角度看待E+E無線傳感器網絡隱私保護問題并展開有針對性的研究,充分利用傳感器網絡隱私數據自身的特點和用戶的實際需求,提出新的隱私數據安全方案。通過分析應用于人類群體信息監測的傳感器網絡中隱私數據的特點和用戶的隱私安全需求,綜合運用加密、信息隱藏和數據水印等數據安全保護技術,分別針對隱私數據的訪問控制、完整性保護、匿名傳輸與存儲,以及數據來源認證等方面展開了一系列研究。研究成果為傳感器網絡隱私數據保護提供了較完備的新思路,為消除傳感器網絡真正走向全面應用過程中不可避免的隱私數據安全壁壘,作了一些初步研究與探索主要工作和貢獻如下:基于一種改進的單向哈希鏈技術,提出了一種基于時間的傳感器網絡多屬性隱私數據訪問控制方案。傳感器網絡隱私數據按照其屬性和采集時間可以被劃分到很多二維子空間中,提出的隱私數據保護方案可以為每個子空間中的數據高效地生成所對應的子密鑰。所有數據被分別加密后傳輸并存儲到傳感器網絡的Sink節點上。當Sink需要讀取數據時,必須首先向數據源節點請求數據相對應的子密鑰。數據源節點可以按照自身的策略決定是否進行授權,即生成并返回相應的子密鑰。本方案可以保證用戶對已經傳輸并存儲到Sink節點的個人隱私數據進行精準有效地訪問控制。實驗證明,該算法性能高效,可以應用于資源有限的傳感器網絡中。提出了一種基于脆弱水印技術的E+E無線傳感器網絡隱私數據完整性分級保護方案。通過分析傳感器網絡隱私數據的特點與安全需求,利用不同的水印嵌入策略對不同的隱私數據進行針對性的完整性保護。設計了基于添加空白字符的脆弱水印方案,對與數據緊密相關的用戶身份標識、時間和位置等敏感隱私數據進行無損地完整性保護;同時,設計了基于修改數據LSB位的水印方案來保護其它與個人相關的監測數據。Sink節點點接收到數據后,通過比較從數據中提取出的脆弱水印信息與重新通過數據集計算得到的認證信息是否*,來驗證數據完整性是否被破壞。該完整性保護方案在數據傳輸量開銷與數據精度之間進行了有益的折衷,以可以接受的數據傳輸量開銷,和盡可能小的數據精度損失達到的數據完整性保護效果。并且可以對離線數據實施完整性認證,實現對數據的持續性保護。基于真實節點的驗證實驗和大規模仿真實驗表明,本方案可以應用于各種網絡架構下的資源有限的傳感器節點上,并且有效檢測各種數據攻擊。為了實現zui大限度地隱私控制,提出了一種基于多重數字水印技術的E+E無線傳感器網絡數據匿名傳輸與存儲方案,命名為Multi-Mark。Multi-Mark由標識水印和脆弱水印兩部分組成。一方面,經過加密的用戶身份、時間和位置等隱私信息被作為標識水印被嵌入到常規監控數據中,實現傳感器網絡數據的匿名傳輸與存儲,在需要識別數據對應的用戶身份等信息時,標識水印又隨時可以被提取出來;另一方面,對數據的任何攻擊與篡改都可以被加載到數據中的脆弱水印檢測出來。Multi-Mark不僅可以實現數據的匿名傳輸與存儲,而且可以節省數據傳輸量和存儲空間。實驗結果表明Multi-Mark可以減少30%的數據量,而只引進了少量的計算開銷。在一些關系復雜的傳感器網絡應用中(如工廠異常行為監測系統),由于用戶(數據源節點)與網絡管理者(Sink節點)存在利益沖突,Sink節點不能再被默認為是網絡的控制中心而被*信任。這導致Sink上數據的來源難以得到公平可信地認證,使得傳感器網絡所采集的數據無法應用于法律取證、責任認定等重要領域,直接影響了E+E無線傳感器網絡系統推廣與應用。針對這一問題,提出了種基于時鐘偏移的E+E無線傳感器網絡數據來源認證方案。方案*將物理設備所固有的時鐘偏移(Clock Skew)物性引入到傳感器網絡數據安全領域。
E+E無線傳感器網絡隱私數據安全研究
將用于計算時鐘偏移的數據,經過編碼作為“指紋”信息嵌入到監測數據中,使數據帶上數據源節點難以改變的指紋信息。算法將數據與指紋信息緊密融合,使其難以修改和偽造,且具有不可抵賴性,從而實現在Sink不可信的前提下,公平、可信、透明的數據來源認證。研究將為E+E無線傳感器網絡隱私數據保護提供新方法和關鍵技術。研究成果不僅具有較高的理論意義和前瞻性,而且更具有一定的實際應用價值,應用前景廣闊。
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