两层无线传感器网络中安全数据查询协议的研究

摘要

随着无线传感器网络的应用发展,各类数据查询被不断移植到两层传感器网络中来,对安全性能要求也越来越高。对于简单数据查询,如范围查询,安全研究较多也较充分,但仍存在能耗过高的问题;而对于复杂数据查询,安全研究偏少,需要引入安全机制。
　　本文研究了现有的两层无线传感器网络中的被攻击模式以及一些常见的安全技术和安全策略,针对范围查询提出了一种低能耗高安全性的协议;针对skyline查询提出了一种能保障数据隐私安全的协议。
　　对于范围查询,针对目前安全协议能耗过高的缺点,提出了一种基于前缀成员验证和概率邻居验证技术的数据安全保护协议:SPQ。SPQ利用前缀成员验证技术保证数据隐私性;改变查询数据传输策略减少数据通信量;利用概率邻居验证技术完成完整性验证。在此基础上将SPQ从一维数据查询拓展到多维数据查询,并使网络数据随着维数增长,通信量保持线性增长。通过理论分析,说明了SPQ具有高安全性;通过实验仿真,表明无论是对于一维数据查询还是多维数据查询,SPQ的能耗比现有的安全范围查询协议都有一定下降,尤其是对于一维数据查询方面能耗下降明显。
　　对于skyline查询,针对目前在两层无线传感器网络中极少关于skyline安全协议的情况,首次提出了一种基于Z-O编码的阈值预筛选技术的安全skyline查询协议:SSLine。SSLine通过阈值预筛选技术提高查询效率;而Z-O编码技术保证存储节点安全的完成查询操作。理论分析说明了两层无线传感器网络中的SSLine在保证数据隐私性方面表现优越;仿真实验结果表明,SSLine相比没有安全策略的skyline查询协议能耗增加在可接受范围内。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3论文的研究内容与创新点

1.4 论文的组织结构

第二章 两层无线传感器网络安全数据查询介绍

2.1 两层无线传感器网络数据查询

2.2 两层无线传感器网络数据查询的被攻击模式

2.3 两层无线传感器网络数据查询的安全策略和技术

2.4 两层无线传感器网络安全数据查询协议评价标准

2.5 本章小结

第三章 两层无线传感器网络安全范围查询协议——SPQ

3.1 问题提出

3.2 安全技术

3.3 算法流程与分析

3.4 从一维数据查询拓展到多维数据查询

3.5 实验仿真与分析

3.6 本章小结

第四章 两层无线传感器网络安全skyline查询——SSLine

4.1 问题提出

4.2 SSLine基础

4.3 算法描述和分析

4.4 实验仿真和分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目