适用于WSN的数据融合完整性保护算法研究

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：适用于WSN的数据融合完整性保护算法研究学号1010041105姓名赵丹导师杨庚教授/博导学科专业计算机应用技术研究方向传感网与安全申请学位类别工学硕士论文提交日期二零一三年三月TheResearchofDataAggregationIntegrityProtectionAlgorithminWirelessSensorNetworkThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByDanZhaoSupe

2、rvisor:Prof.GengYangMarch2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向

3、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________摘要无线传感器网络是由大量传感器节点自组织形成的网络，主要用来感知并收集监测区域的信息。由于信息的完整性会直接影响用户决策的正确性，且传感器节点的电源能量、通信能力和计算能力受限，因而设计既能

4、鉴别数据的完整性又能节约节点资源的隐私数据完整性保护算法很有必要。本文在深入研究Bista等人提出的新型敏感数据融合完整性保护方案的基础上，提出了两种数据融合完整性保护算法：基于复数域的完整性保护算法CBIPDA和基于向量密钥的同态Hash完整性保护算法VHIPA。CBIPDA的主要思想是将节点采集的数据形式扩展至复数域，并设计虚实部的关联算法来弥补原算法的不足，即在只篡改实部数据的情况下无法正确地鉴别完整性。VHIPA算法是进一步研究的成果，它通过设计单向的同态Hash验证码的算法来保护子节点数据对父节点的隐私性，同时消除父节点被捕获时，其子节点数据被篡改的威胁。另外，设计向量密钥来保证算法

5、的抗数据丢失和采集数据的隐私性。本文不仅提出了两种数据融合完整性保护算法的具体实施方案，还在TinyOS平台上进行了大量的仿真实验，详尽地验证了算法的正确性、有效性和安全性。理论和实验表明，CBIPDA在消耗与原算法相似数据通信开销和计算复杂度的前提下，完整性鉴别算法更加健全；VHIPA除了能保证数据对网外节点隐私外，还增加了网内节点间数据隐私的功能，针对节点被捕获的情况，也能将数据完整性损失降到最低，而向量密钥法提高了数据的精确度。所以，本文的算法改进了原算法的不足，增添了新功能，更加适合应用于无线传感器网络。关键词:无线传感器网络，数据融合，完整性保护，隐私保护，抗数据丢失IAbstrac

6、tThewirelesssensornetworkconsistsofnumbersofsensornodeswhichformthenetworkbyself-organization,andWSNismainlyusedtoperceiveandcollecttheinformationwithinmonitoredarea.Becausedataintegrityinfluencesthecorrectnessofdecisionmadebyusersdirectly,andpowerenergy,communicationcapabilityandcomputingpowerofsen

7、sornodesarelimited,sodesigningaprivacydataintegrityprotectionalgorithmwhichcanidentifytheintegrityofthedataandsavenoderesourcesisnecessary.Thisthesisproposestwonewintegrityprotectionaggregationalgorit