无线传感器网络数据隐私保护技术探讨

汪辉进(池州职业技术学院 信息技术系，安徽 池州 247000)

无线传感器网络数据隐私保护技术探讨

汪辉进
(池州职业技术学院 信息技术系，安徽 池州 247000)

在无线传感器网络数据隐私保护技术运行过程中，要提升传感器节点的使用效率，确保有效延长无线传感器网络结构的生命周期，数据聚合是其中较为常规化的处理方式之一.从技术作用、技术安全、技术分类数据聚合进行了集中分析，认为不仅要提升对不同参数结构的管控要求，也要进一步提高系统的完整度，确保数据管理层级和管理要求贴合实际，保证该技术运行系统的完整度.

无线传感器；网络数据；隐私保护技术；聚合技术

1 无线传感器网络数据聚合技术的研究背景和意义

伴随着经济的发展和社会的进步，相关技术模型和技术参数也在高速发展，特别是无线传感器网络项目发展呈现出裹挟之势，传感器网络应用程序已经渗入到了人们日常对于敏感数据测量项目中.基于此，在实际管理结构中，要结合实际需求，建构完整的控制技术和参考要求，集中保护无线传感器网络的数据隐私，并且借助技术要求和具体技术操作实现数据不被篡改，这对于数据处理层级具有非常重要的意义.另外，在民用领域发展阶段，相关软件不仅能有效收集不同客户日水电的消耗数值，还能对出入人数的基本数据进行进一步汇总，从而构建数据统计结构，能及时收集环境检测和病人健康情况的综合数据等.这些数据对于相关领域具有非常重要的作用，而在这种重要数据被收集和分析的过程中，敏感数据被泄露的风险较大，不仅会出现泄露问题，甚至会出现数据被攻击者篡改，用于不良用途.这种数据与人们日常生活息息相关，数据加密技术与泄露风险所带来的安全隐患需要社会大众给予充分重视.

2 无线传感器网络数据聚合技术综合分析

2.1 无线传感器网络数据聚合技术的作用

在对数据聚合技术进行分析的过程中，首先要对数据聚合和项目运行参数进行综合分析和集中管控，确保数据框架结构的完整有效，也要对数据聚合或信息聚合项目进行统筹管理，从根本上提高传感器数据聚合技术的应用效率和整体运行框架.在对无线传感器网络数据结构(见图1)和运行参数进行综合分析的过程中，要按照一定的规则对信息进行集中的利用和综合管理，并且确保传感器节点采集项目和感知数据分析结构之间能形成有效的数据分析和处理要求，从而完成具体的系统判断和决策.特别要注意的是，在对数据结构进行分析的过程中，要对数据聚合的两个过程进行仔细甄别，分别为数据收集和数据聚合[1-4].应用数据聚合技术，不仅能实现能量和宽带的节省目标，也能有效地消除冗余，确保冲突得到有效降低的同时，可以提升整体技术结构对数据的集成效率.

图1 无线传感器网络数据设计结构

2.2 无线传感器网络数据聚合技术的安全问题

对于数据传输结构和运行框架来说，最基本的参数和要求就是安全问题，只有保证安全运行，才能对不同数据结构和数据整合分析进行运维.通过对应用程序进行分析后可以得出，多数传感器节点的部署都较危险，并且数据处理条件也比较有限，就导致物理攻击以及传感器密钥信息系统的处理层级缺乏时效性.信息的安全聚合在某个节点被控制后会出现聚合安全受影响的问题，需要对规则和标准进行系统化分析.值得注意的是，数据聚合目标要从数据分析和数据收集角度出发，确保数据传输和聚合过程的安全运行，才能从根本上保证无线传感器网络数据隐私保护目标得以实现.

特别要注意的是，要对无线传感器网络安全需求进行统筹分析和综合管理.这种统筹与管理主要包括数据机密性、数据完善性和新鲜性、数据有效性、数据准确性和可用性、数据不可否认性以及数据的鲁棒性,等等.要利用加密数据聚合、聚合数据传输以及聚合数据结果认证等手段进行集中处理和综合分析.

管理人员在对系统运行参数和控制结构进行分类时，要保证对技术的不同节点和不同参数需求进行集中处理和分析.在分类过程中，基于树结构的路由协议进行综合分析，主要是对不同节点和不同控制系统内容进行集中解构，保证系统内分层结构更加完善.若是基于簇的路由协议，要对不同节点的本地数据信息以及传输聚合能力进行综合分析.

2.3 无线传感器网络数据聚合算法的分类情况

在对无线传感器网络数据聚合函数进行集中分类的过程中，不仅要集中关注传感器节点数据处理效果，也要对聚合函数的处理层级进行综合分析，要从有损和无损以及数据重复敏感和重复不敏感等多角度对其进行处理.具体技术协议的制定基础就是簇的路由协议，并且也需要利用聚合函数对参数结构进行求和操作，确保数据分析和信息整合的完整度.特别要注意的是，在对有损结构和无损结构进行分析的过程中，要依据原始数据确定聚合函数的有损和无损，并保证保存数据的方式是对其原始数值进度进行集中管控.[5]

3 无线传感器网络数据隐私保护技术协议

3.1 基于可靠性和完整性分析无线传感器网络数据隐私保护技术

3.1.1 无线传感器网络数据隐私保护的加密技术

若是系统基于可靠性和完整性对传感器网络数据隐私保护技术进行深度研究，就要从具体参数出发，建构符合实际需求的研究框架，确保管理效果和数据分析机制贴合实际需求，从而提升整体技术的运行效率和运行程序.

(1)要对(k，n)门限方案进行参数设计

门限方案也称为秘密风险机制，能对私有数据进行分析和集中阐述.将任何结构的k的子集转化为可以对私有数据进行重构的D，而对于任何结构的k-1子集，要转化为界定不可以对私有数据进行重构的D，最后针对k=n的情况，进行系统化分析和数据集中备份，正是在重构阶段，能对数据进行共享操作，也就是说，转化为任何k-1的子集都无法对私有数据D进行集中重构.

(2)要对哈希运算消息认证码(Hash-based Message Authentication Code)进行片段信息集中梳理

借助数据组合对整体哈希函数进行分析，特别要注意的是，在对消息认证码进行系统化分析的过程中，要关注其是否发生了篡改和伪造，这对于整体操作模式产生了很大的影响，在提供有效完整性验证方法的同时，建构贴合于信息结构传递的框架.

(3)要对伪随机函数进行综合分析

将保密的随机密钥和字符串的变量进行集中输入，确保随机密钥能被有效的隐藏后，输出数据概率的随机函数之间出现了差异化问题.

3.1.2 无线传感器网络数据隐私保护的密钥结构设计

若是传输链路能保证安全，整体数据在聚合过程中的隐私性就能被有效保存，同时也要对传输过程中的数据进行集中管控.这种管控主要是借助IRIDA以及CPDA协议等来完成对机密密钥进行统一设计，建构更加贴合实际需求的随机密钥分配机制，并着重解决如下问题.

(1)要对密钥预分配进行系统化解构.充分认知到其产生的大密钥以及标识符号，确保传感器的具体节点能实现有效处理，并对密钥环结构进行综合分析.

(2)要对共享密钥进行集中管控.这个环节主要发生在信息被发现过程，不同传感器的节点能和相邻节点之间建立有效的密钥共享，从而建构一个完整的安全链路系统.

(3)要集中建立路径化的密钥形式.这对于公用密钥发现来说，也是非常关键的阶段，能借助两跳或者是多跳等信息结构以及路径密钥进行系统化分析.在密钥分配项目进入到最后阶段，要对给定密钥进行集中处理和综合管理.也就是说，若是存在有限数量的密钥结构，并集中对消息进行加密，可以提升信息的安全性，确保任何不良操作能被有效规避和处理，要对密钥分配算法进行集中处理和综合分析，从而提升对大规模传感器网络信息结构和有效性进行综合分析和集中优化.

3.1.3 无线传感器网络数据隐私保护技术的簇间和簇内数据设计

在对整体系统进行分析和研究的过程中，不能忽略系统中簇的数据分析和系统化处理.簇的形成主要是依托HELLO消息建立起来的，能保证整体数据结构和数据层级贴合实际市场需求和社会化需求，确保形成过程贴合实际需求，从而保证控制层级和控制要求符合实际数据管理模型.在对簇结构进行综合分析的过程中，要对簇内数据聚合设计结构和簇间数据聚合设计进行系统化分析.(1)主要对簇内数据整合设计结构进行分析，要保持簇内传感器节点之间能借助有效的协议结构进行综合分析，切实维护数据聚合项目和整体运行结构之间的平衡性，确保不同数据载入过程中能被有效整合.正是基于簇内各节点之间存在彼此实际运行模式和基本参数结构，需要研究人员对任何一个传感器节点的原始数据都要进行集中处理和私有化，确保控制结构和控制方法贴合实际需求，在一定程度上实现私有信息的私有数据化.(2)主要对簇间数据整合设计结构进行分析，在簇结构生成过程中，要对聚合树进行系统化处理，提高查询服务器的实际分析能力，保证相关服务参数能在聚合设计系统内，不仅要对中间聚合结果进行系统化分析，也能保证对中间结果进行机密解构.

3.1.4 无线传感器网络数据隐私保护的技术协议分析

在对技术协议进行综合分析的过程中，不仅要集中关注数据结构和整合系统的数据隐私性和准确性，也要对数据的有效性进行集中处理和综合管控，确保能对相关协议进行理论和实践的综合分析.(1)对隐私性进行分析，能进一步提升数据评价隐私保护的性能结构，要集中定义隐私标准，确保能在无线传感器网络中对不同节点进行共同处理，特别是对未授权的传感器节点，既要保证持有通信密钥参数，也要集中关注传感器节点的不同邻近节点，并对其密钥概率进行集中处理和测算[6].总之，为了达到有效的数据隐私保护机制，应用CPDA协议以及IRIDA协议，能有效对不同数据进行集中隐藏，从而提升数据隐私结构的管控力度和管控水平.(2)要对数据的准确性进行系统化分析，确保对数据交换阶段以及数据聚合阶段进行集中处理和综合管控，对于两者的影响因素进行整合，前者要杜绝节点采集数据和聚合结果之间包含性，后者主要是对物理无可抗力因素进行不同时刻和节点的综合分析，以减少由于簇头节点出现问题导致的整体数据丢失，提升数据聚合的准确性.(3)要对数据的有效性进行综合分析和统筹管理，使整体运行结构和操作理念贴合实际市场需求，保证传感器节点处理以及传感器通信开销之间的关系，提升不同数据比较和数据分析之间的有效性，促进分簇结构的建立效果和实际质量.对计算开销、IPIDA协议进行系统化解构，从而建立有效的数据整合基准，确保不用结构和不同层级之间的互动交流贴合实际发展要求.并对通信开销大众数据隐私的保护路径进行系统化衡量，最终实现协议的有效性价值.

3.2 基于隐秘性和完整性分析无线传感器网络数据隐私保护技术

3.2.1 无线传感器网络数据隐私保护的加同态技术

这里要针对数据的隐秘性进行集中处理.加同态技术能实现加密数据结构的有效运行，并且利用加密转换模式提升整体数据的完整度，控制层级和需求之间能建构有效的数据分析机制.主要从施工加密、解密以及密文相加三个方面进行分析，要对不同数据的节点和子集进行系统化分析处理.在整体加同态技术运行过程中，只有保证数据分析和运行结构贴合实际需求，才能在一定程度上提高整体数据处理的时效性[7].

3.2.2 无线传感器网络数据隐私保护的加密密钥结构设计

加密密钥结构设计层级较为复杂.其与IRIDA技术最大的区别就在于数据在协议内的逐跳加密方式存在一定程度上的差异，且整体结构中隐私保护项目存在有效的运行系统和基本框架，要确保数据聚合结果符合实际发展诉求，在节点之间要保证数据共享的有效性(见图2)，并且提升节点和节点之间的共享密钥，确保不同运行参数和系统化结构之间的控制关系.只有保证节点之间共享密钥参数中包括网络传感器节点个数，才能一定程度上实现信息存储和系统分析.

图2 加密密钥设计结构

3.2.3 无线传感器网络数据隐私保护的簇间和簇内数据设计

在对簇结构进行系统化分析的过程中，要保证簇算法和运行模式能对整体结构的处理产生有效的推动作用.在对数据整体进行系统化分析的过程中，要减少系统中数据发生逐跳加密的中间聚合者信息窃取.这对于聚合结果来说，会存在一定的隐患，需要相关技术人员能集中调整不同阶段的簇内数据分析结构，主要包括节点加密机制和簇头验证聚合系统，要对不同参数框架的分析模型和运行框架进行集中处理.只有对不同传感器节点私有数据进行隐私性保护，才能对聚合结果进行系统化分析.在节点加密过程中，要保证协议内每个传感器节点都能和Sink共享密钥，且不同节点间的密钥结构是不尽相同的(见图3).

簇头节点A—接收加密数据和签名； 节点B/C—发送信息：包括SA—节点感知数据， kA—共享密钥.图3 簇内节点的消息发送结构

除此之外，要对簇间数据聚合问题进行集中处理，簇结构在形成的过程中，就会在簇头形成聚合树，主要是为了能有效的对数据进行分析，聚合树最基本的要素就是查询服务器.数据簇头沿着聚合树进行细化分析和综合处理，从而保证聚合结果贴合实际需求.

3.2.4 无线传感器网络数据隐私保护的技术协议

在对技术协议进行分析的过程中，也要集中关注隐私性、准确性以及数据的有效性，确保不同协议理论之间能形成有效的数据运行关系，从而提高数据分析和处理机制.在数据加密技术保护隐私的过程中，需要对隐私部分进行集中的综合分析，从而提升数据隐私的保护程度，并对不同逐跳加密方式进行中间节点的综合处理和系统化分析[8].只有对其操作流程和运行系统进行集中处理，才能保证共享密钥不会被窃听和盗取.在对其准确性进行分析的过程中，要保证数据理想状态，从根本上保证不同协议之间能形成良好的管控系统和攻击应对能力，确保协议系统和协议参数之间建构切实可行的系统运行模型.最后是对系统的有效性进行综合分析，确保计算开销、协议采纳数以及相关节点管控结构能有序进行，从而提升整体运行结构的完整度.

4 结 论

在对无线传感器网络数据隐私性进行综合分析的过程中，不仅要提升对不同参数结构的管控要求，也要进一步提高系统的完整度，确保数据管理层级和管理要求贴合实际，从根本上提优设计目标和设计要求，从安全运行系统安全管理层面出发，保证该技术运行系统的完整度，从而建构最有效的项目发展目标，为无线传感器研究的可持续发展奠定坚实基础.

[1] 包晓晖,陈 冲,肖方顺，等.一种基于聚类分析的短期电力负荷预测方法研究[J].浙江水利水电学院学报,2015，27(3):73-76.

[2] 孙映宏,孟 健,徐正浩，等.杭州市土壤墒情自动监测及作物旱情指标评价体系构建[J].浙江水利水电学院学报,2016,28(4):66-69.

[3] 张 怡.基于模糊聚类的颜色块自动模式识别方法研究[J].浙江水利水电学院学报,2016,28(5):80-83.

[4] 刘丽萍,安新升,张 强，等.太阳能无线传感器网络节点传输功率优化策略[J].哈尔滨工业大学学报,2015,47(9):36-41.

[5] 凡高娟,王汝传,黄海平，等.基于容忍覆盖区域的无线传感器网络节点调度算法[J].电子学报,2015,39(1):89-94.

[6] 黄思静,汪义杰,蔡青云，等.磁弹性无线传感器检测不同液体介质中的金黄色葡萄球菌[J].分析化学,2015,38(1):105-108.

[7] 曾贵伟,汤宝平,邓 蕾，等.机械振动无线传感器网络节点高精度数据采集方法[J].振动与冲击,2016,35(16):59-63,71.

[8] 李方敏,徐文君,刘新华，等.无线传感器/执行器网络中能量有效的实时分簇路由协议[J].计算机研究与发展,2008,45(1):26-33.

Privacy Protection Technology for Network Data by Wireless Sensor

WANG Hui-jin
(Information Technology Department, Chizhou Vocational and Technical College, Chizhou 247000, China)

In the operation of privacy protection technology for network data by wireless sensor, in order to enhance the efficiency of sensor nodes and to effectively prolong the life cycle of the wireless sensor network architecture, data aggregation is one of the routine treatments. Based on analysis on technological function, technological security and technological classification and data aggregation, it is pointed out that both the control status for different parameter and systematic integrity are supposed to be improved so as to meet the actual requirements of data managerial level and the integrity of system operation, aiming at providing a valuable reference for the technical researchers.

wireless sensor; network data; privacy protection technology; polymerization

2016-10-20

2016年度安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(GXYQZD2016530)；安徽省高等学校省级重点教学研究项目(2012JYXM695，2012JYXM697，2015JYXM528)；安徽省“计算机应用专业教学团队”项目(2013JXTD065)；2016年度安徽省科技重大专项项目(16030701075)；安徽省2014年度第一批科技计划项目(1401032005)

汪辉进(1978-)，男，安徽池州人，硕士，副教授，研究方向为计算机信息安全及图像分析.

TN925

A

1008-536X(2017)02-0072-05