一种关于光照度数据传输的隐私保护方法技术

本发明专利技术是一种关于光照度数据传输的隐私保护方法，该方法改进一种数据聚集算法隐私保护方案，使用最大化聚集或者最小化聚集，对数据在不加密的情况下通过增加伪装数据，数据扰动技术实现隐私保护数据聚集，减轻了能量的消耗，更增加其安全性。整个网络上的每一个节点每过一定的时间向自己的子节点和父节点发送包含自己ID的数据包，当子节点和父节点收到数据包的时候，返回带有自己ID的数据包，用来确定自己的相邻节点的存活情况。以保证网络的正常工作，如果没有收到返回数据包。则重新生成相应的路由表，确定新的子节点和父节点，其工作方式和开放式最短路径优先协议类似，完善出更安全的隐私保护算法，以保护数据的安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于无线传感器网络的隐私保护技术方案，具体的是对隐私保 护算法逆向研宄，进一步加强隐私保护技术，属于计算机无线传感器网络隐私保护技术领 域。
技术介绍
对于物联网的应用，有关于隐私保护技术在至关重要。其中，隐私保护技术主要保 护位置信息、数据信息和身份信息。研宄和解决隐私保护问题对无线传感器网络的大规模 应用具有重要意义，同时无线传感器网络的特征使得数据隐私保护技术面临严重挑战。目 前无线传感器网络数据隐私保护技术已成为研宄热点。由于无线传感器网络经常容易受到 攻击，传输的数据很容易被窃取。当前隐私保护技术已经成为研宄的热点，所以出现大量的 隐私保护技术，但是这些技术并不是很完善，实际应用中很容易受到攻击和窃取到信息。本 课题主要是对当前的隐私保护技术逆向研宄，更好更全面完善当前的隐私保护技术，更好 实现隐私保护，更适合应用中的实用性。有利于以后更深入地研宄各种攻击和防御手段，具 有实用价值。 物联网中的隐私保护技术，即在正确有效地执行数据传输的同时，能够保护节点 的位置信息、数据信息和身份信息等技术，实现在不泄露隐私信息的情况下完成数据聚集、 数据查询和访问控制等任务。在实际系统应用与部署过程中，隐私问题极大地影响了无线 传感器网络的安全。因此，在执行过程中引入有效的隐私保护机制至关重要。但当前隐私 保护技术并不完善，从当前现有的隐私保护技术入手，逆向的研宄隐私保护技术，发现其缺 点，进行隐私保护的研宄，对信息是一种逆向的隐私保护，从而完善当前的隐私保护技术。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供，该方 法，本专利技术是在不加密的情况下通过增加伪装数据，数据扰动技术实现隐私保护数据聚集， 更增加其安全性，并且保证一定的网络冗余能力。 技术方案：本专利技术针对
技术介绍
中提出的问题，使用光照度传感器节点为例，从采 集光强数据，传输数据，接收光照度数据并图形显示，来演示隐私保护算法的过程。在数据 传输过程中，对数据聚集算法的基础进行逆向的研宄，提出更安全的隐私保护算法，以保护 数据的安全。传感器网络数据聚集通过对节点的数据融合或者压缩，这能够大大减少网络 通信量，从而减少传感器节点能量的消耗。一般聚集数据都是在聚集节点完成，所以传感器 节点就成为攻击的目标，攻击者一旦捕获传感器节点就能经过聚集获得明文数据或者数据 密钥，从而能够通过逐级进行解密，获得通过传感器节点的敏感数据。而数据聚集的目标就 是在聚集节点不能获知所收集感知数据的情况下计算出聚集结果。如果其中一个聚集节点 发生故障，无法正常工作。为了保障整个网络的有效工作，必须采取相应的冗余保护措施。 针对这些问题，本方法改进一种数据聚集算法隐私保护方案，使用最大化聚集或 者最小化聚集，对数据在不加密的情况下通过增加伪装数据，数据扰动技术实现隐私保护 数据聚集，减轻了能量的消耗，更增加其安全性。整个网络上的每一个节点每过一定的时间 向自己的子节点和父节点发送包含自己ID的数据包，当子节点和父节点收到数据包的时 候，返回带有自己ID的数据包，用来确定自己的相邻节点的存活情况。以保证网络的正常 工作，如果没有收到返回数据包。则重新生成相应的路由表，确定新的子节点和父节点，其 工作方式和开放式最短路径优先协议类似。 现在将整个过程如下： 步骤1、首先使用节点应用程序，该应用程序包含一个从光照传感器上读取数据模 块。每当读取到10个传感数据时，该模块就向上发送一个包。然后编译该应用程序，将其 安装到一个节点中，将传感器节点主板链接到节点上，以便获得光强数据。 步骤2、对于传感器产生的光照数据向上传送的是一个数据包，将数据包的格式进 行分析，逐步往上传输。将传感器网络用图（V，e)来表示，图的顶点V表示传感器节点， 图的边e表示传感器间无线连接。将传感器节点总数定义为：N =IVI，一个数据聚集函 数表示：y(t) = fXdJthddth-dJt))，其中屯(1:)表示节点i在t时刻数据。并假设聚 集是从各个节点按照一个树的结构逐步往上。用Ui = Iv11,V21, V31...，vn]表示节点i的消 息集，用J = {1，2, 4. .. n}表示Ui的位置。同时选择一个全局秘密信息集K，其中信息集K 是J的子集。为每一个节点i选择K的子集BT用于存放真实的光照度信息。用C为每个 节点i秘密信息集B，并且B是由K和非K的子集组成。全局私密信息K是又最初基站和光 照度传感器节点进行共享秘密信息集。 步骤3、同时每一个节点生成的消息Ui并传送到聚集节点，假设这些数据范围 用表示，然后在BTi相对应的位置上放入真实的光照度数据，同时在其他的位 置上加入满足如下的伪装数据：当使用的是最大化聚集时，加入的伪装数据取值范围在 ,当使用的是最小化聚集时，加入的伪装数据取值范围在[c^cU。 步骤4、对于插入伪数据为随机数，并在不同的节点使用不同分配方法产生随机 值。所以这很难从其他节点#推出真实的值。 步骤5、在聚集过程中，聚集节点i计算出新的Ui,重新进行上传。使用节点j代 表聚集节点的孩子节点，V1表示每个节点的数据项，那么新的U 1={vpv2, V3.....vn}为 原来#与它的孩子节点上传的数据中相应位置数据的最值，如果是最大化聚集时，将信息 中的最大值传输给基站，如果是最小化聚集时，将信息中的最小值传输给基站。其中Vi = max(min) (Vi, W).在消息子集中通过索引代替一个或者多个值，这样可能使设置的值出现 更能均匀些分布。 步骤6、在基站处理过程中，最后聚集数据值聚集到基站，基站得到最终的数据集 Ui，然后取J相应的位置数据的最值，当时最大化聚集的时候，取最大值。当为最小聚集的 时候，取最小值。例如，最终得到的最大值为：V 1= max (min) (v^vO。当基站逐渐收到解析 到光照度数据之后，要对数据含义进行解析，把每个数据包包含的数据字段，消息的格式进 行解析。使用一个监听程序与基站进行通信，从串口读取数据包并将传输过来的光照度的 数据显示在屏幕上。使用一个串口转发器，通过网络与其连接，并获取数据，并解析每个数 据包的传感数值，然后调用窗口程序，将光照度的数据以线性显示出来。 有益效果：本专利技术涉及一种应用于无线传感器网络的隐私保护技术方案，具体的 是对隐私保护算法逆向研宄，进一步加强隐私保护技术。本方案有如下优点： 1、保密性：为了保护数据隐私，实际数据显示节点i的di，不会泄露给正在网络上 监听的人。有的一些隐私保护方案要求将di的信息给基站知道。 2、效率：数据聚合减小网络中数据传输的数量，从而减少了带宽和功率。 3、测量精度：聚合数据的准确性以扰动技术为基础，更高的实现保密性和工作效 率。 4、如下将对方案逐跳和端到端的加密方式进行比较，主要注意其功耗和延迟时 间。 表 1 1)端到端加密：如果没有聚合时端到端加密是耗电的，因为每一个传感数值都要 被送到基站。假设数据是16字节宽度。表1显示在网络中节点成3次方倍数增长对应每 一个等级能量消耗。等级表示节点离基站的跳数。能量消耗与传输比特消耗的能量决定。 节点更靠近基站消耗更多的带宽，因为节点更多的通过他们，为了平衡节点间流动，或者簇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种关于光照度数据传输的隐私保护方法，其特征在于该隐私保护方法的流程如下：步骤1、首先使用节点应用程序，该应用程序包含一个从光照传感器上读取数据模块，每当读取到10个传感数据时，该模块就向上发送一个包，然后编译该应用程序，将其安装到一个节点中，将传感器节点主板链接到节点上，以便获得光强数据；步骤2、对于传感器产生的光照数据向上传送的是一个数据包，将数据包的格式进行分析，逐步往上传输，将传感器网络用图(ν,ε)来表示,图的顶点ν表示传感器节点，图的边ε表示传感器间无线连接，将传感器节点总数定义为：N＝|ν|,一个数据聚集函数表示：y(t)＝f(d1(t)，d2(t)…dN(t)),其中di(t)表示节点i在t时刻数据；并假设聚集是从各个节点按照一个树的结构逐步往上；用Ui＝{v1i,v2i,v3i...,vni}表示节点i的消息集，用J＝{1,2,4...n}表示Ui的位置；同时选择一个全局秘密信息集K，其中信息集K是J的子集，为每一个节点i选择K的子集BT用于存放真实的光照度信息，用C为每个节点i秘密信息集B，并且B是由K和非K的子集组成；全局私密信息K是基站和光照度传感器节点进行共享秘密信息集；步骤3、同时每一个节点生成的消息Ui并传送到聚集节点，假设这些数据范围用[dmin,dmax]表示，然后在BTi相对应的位置上放入真实的光照度数据，同时在其他的位置上加入满足如下的伪装数据：当使用的是最大化聚集时，加入的伪装数据取值范围在[dmin,di],当使用的是最小化聚集时，加入的伪装数据取值范围在[di,dmax]；步骤4、对于插入伪数据为随机数，并在不同的节点使用不同分配方法产生随机值；所以这很难从其他节点Ui推出真实的值；步骤5、在聚集过程中，聚集节点i计算出新的Ui,重新进行上传，使用节点j代表聚集节点的孩子节点，vi表示每个节点的数据项，那么新的Ui＝{v1，v2,v3.....vn}为原来Ui与它的孩子节点上传的数据中相应位置数据的最值，如果是最大化聚集时，将信息中的最大值传输给基站，如果是最小化聚集时，将信息中的最小值传输给基站；其中vi＝max(min)(vi,vj)在消息子集中通过索引代替一个或者多个值，这样可能使设置的值出现更能均匀些分布；步骤6、在基站处理过程中，最后聚集数据值聚集到基站，基站得到最终的数据集Ui,然后取J相应的位置数据的最值，当时最大化聚集的时候，取最大值；当为最小聚集的时候，取最小值；最终得到的最大值为：vi＝max(min)(vi,vj)；当基站逐渐收到解析到光照度数据之后，要对数据含义进行解析，把每个数据包包含的数据字段，消息的格式进行解析，使用一个监听程序与基站进行通信，从串口读取数据包并将传输过来的光照度的数据显示在屏幕上，使用一个串口转发器，通过网络与其连接，并获取数据，并解析每个数据包的传感数值，然后调用窗口程序，将光照度的数据以线性显示出来。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，沈成飞，王汝传，徐超，沈辉，王晓艳，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32