低能耗的安全數(shù)據(jù)融合方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種低能耗的安全數(shù)據(jù)融合方法及裝置，其中的方法包括：簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)將各自采集到的數(shù)據(jù)分成三片，其中一片分片數(shù)據(jù)留存于自身節(jié)點(diǎn)內(nèi)，而另外兩片分片數(shù)據(jù)則分別傳輸給距離自己最近的兩個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)；簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)基于最小生成樹路徑將其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)；所述簇頭節(jié)點(diǎn)基于其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及各成員節(jié)點(diǎn)傳輸來的分片數(shù)據(jù)進(jìn)行簇內(nèi)數(shù)據(jù)融合，生成簇內(nèi)融合數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案在對(duì)數(shù)據(jù)融合的安全性能略有影響的前提下，大大降低了簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的通信距離以及通信次數(shù)，從而有效降低了簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的能量消耗以及通信開銷。
【專利說明】低能耗的安全數(shù)據(jù)融合方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)融合技術(shù)，特別是涉及一種低能耗的安全數(shù)據(jù)融合方法及裝置。【背景技術(shù)】
[0002]由于物聯(lián)網(wǎng)自身的開放性和自組織性很容易受到攻擊，因此，物聯(lián)網(wǎng)中的采集數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)融合過程易出現(xiàn)信息泄露等安全問題。
[0003]安全數(shù)據(jù)融合技術(shù)由于其可以有效保證節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)在融合傳輸過程中的安全性以及隱私性，因此，在軍事、智能醫(yī)療以及智慧家居等眾多領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有的安全數(shù)據(jù)融合技術(shù)通常采用LCCPDA (Low-energy ConsumingCluster-based Private Data Aggregation,基于分簇的低能耗數(shù)據(jù)融合隱私保護(hù)方法)，該方法的實(shí)現(xiàn)過程包括如下三個(gè)階段:
[0005]第一階段、簇的形成。
[0006]具體的，通常采用分布式分簇方法來構(gòu)建簇；即，首先QS(查詢服務(wù)器)向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)廣播HELLO消息，其他節(jié)點(diǎn)在收到HELLO消息后選擇自己成為簇頭節(jié)點(diǎn)的概率P。，在節(jié)點(diǎn)選定自己成為簇頭節(jié)點(diǎn)之后，該節(jié)點(diǎn)會(huì)像查詢服務(wù)器一樣向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送HELLO消息；其他節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)可能會(huì)收到多個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的HELLO消息，然后，該節(jié)點(diǎn)通過廣播JOIN消息隨機(jī)選擇其中之一作為其簇頭節(jié)點(diǎn)。另外，在定義簇的最小規(guī)模為mc (如me=3)的情況下,如果一個(gè)簇Ci的規(guī)模小于m。(即| Ci | <mc),那么，該簇的簇頭節(jié)點(diǎn)就通過廣播merge消息,請(qǐng)求加入到其他簇，以此類推，就構(gòu)成了具有多個(gè)簇首的簇群。
[0007]第二階段、簇內(nèi)數(shù)據(jù)融合。
[0008]下面結(jié)合圖1以一個(gè)具體的例子對(duì)本階段進(jìn)行說明。在該例子中，設(shè)定一個(gè)簇包含六個(gè)節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)1、2、3、4、5和6，其中節(jié)點(diǎn)I為簇頭節(jié)點(diǎn)，并設(shè)定a、b、c、d、e和f為節(jié)點(diǎn)1、2、3、4、5和6的隱私數(shù)據(jù)。
[0009]在上述情況下,首先,各個(gè)節(jié)點(diǎn)分別產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)種子，即UpUyUyUpUi-P U6,成員節(jié)點(diǎn)2、3、4、5和6將自己產(chǎn)生的種子發(fā)送給簇頭節(jié)點(diǎn)I (如圖1a所示)，這樣，簇頭節(jié)點(diǎn)I會(huì)獲得簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)數(shù)種子；然后，各節(jié)點(diǎn)將自己采集到的數(shù)據(jù)分為三片，一片分片數(shù)據(jù)留存在自身節(jié)點(diǎn)內(nèi)，另兩片分片則隨機(jī)地發(fā)送給其鄰居節(jié)點(diǎn)；例如，節(jié)點(diǎn)I采集到的數(shù)據(jù)為a，且數(shù)據(jù)a被分為三片a1、a2和a3，即a=a1+a2+a3 ;節(jié)點(diǎn)I將分片數(shù)據(jù)留存于節(jié)點(diǎn)I中，而分片數(shù)據(jù)a2和a3以及隨機(jī)數(shù)種子U1被發(fā)送給節(jié)點(diǎn)I的兩個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，即a2+Ul被發(fā)送到節(jié)點(diǎn)2，而a3+Ul被發(fā)送到節(jié)點(diǎn)6，依次類似(如圖1b所示)。
[0010]設(shè)節(jié)點(diǎn)N最后獲得的信息為Fn，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過上述信息交換后，其獲得的信息分別為:
[0011]節(jié)點(diǎn)I；
[0012]節(jié)點(diǎn)2 =F2=I-afWu3 ；
[0013]節(jié)點(diǎn)3:F3=c1+b3+u2+e2+u5 ；[0014]節(jié)點(diǎn)4 di+Cg+Ug+-+Ug ；
[0015]節(jié)點(diǎn)5 =F5=Gjd-u4 ；
[0016]節(jié)點(diǎn)6:F6=f1+a3+u1+e3+u5+d3+U4 ；
[0017]簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)2、3、4、5和6將最后得到的分片數(shù)據(jù)發(fā)送到簇頭節(jié)點(diǎn)1(如圖1c所示)。設(shè)定各成員節(jié)點(diǎn)將分片數(shù)據(jù)發(fā)送到簇頭節(jié)點(diǎn)I之后，設(shè)定簇頭節(jié)點(diǎn)I得到的數(shù)據(jù)為F，則F具體為:
【權(quán)利要求】
1.一種低能耗的安全數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，包括: 簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)將各自采集到的數(shù)據(jù)分成三片，其中一片分片數(shù)據(jù)留存于自身節(jié)點(diǎn)內(nèi)，而另外兩片分片數(shù)據(jù)則分別傳輸給距離自己最近的兩個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)； 簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)基于最小生成樹路徑將其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)； 所述簇頭節(jié)點(diǎn)基于其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及各成員節(jié)點(diǎn)傳輸來的分片數(shù)據(jù)進(jìn)行簇內(nèi)數(shù)據(jù)融合，生成簇內(nèi)融合數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)分別遍歷其與各相鄰節(jié)點(diǎn)的邊長，從中選取邊長最小的兩條邊，并將這兩條邊對(duì)應(yīng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)作為距離自己最近的兩個(gè)鄰接節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)基于最小生成樹路徑將其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)包括: 在簇內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有邊稠密特性時(shí)，所述簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)基于普里姆最小生成樹路徑將其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)基于最小生成樹路徑將其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)包括: 在簇內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有邊稀疏特性時(shí)，所述簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)基于克魯斯卡爾最小生成樹路徑將其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1或2或3 或4所述的方法,其特征在于,所述方法還包括: 所述簇頭節(jié)點(diǎn)將簇內(nèi)融合數(shù)據(jù)發(fā)送給上一級(jí)簇頭節(jié)點(diǎn)，以進(jìn)行簇間數(shù)據(jù)融合。
6.一種低能耗的安全數(shù)據(jù)融合裝置，設(shè)置于基于簇的節(jié)點(diǎn)中，其特征在于，所述裝置包括: 分片模塊，用于將其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)分成三片，其中一片分片數(shù)據(jù)留存于其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)內(nèi)，而另外兩片分片數(shù)據(jù)則分別傳輸給距離其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)最近的兩個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)； 數(shù)據(jù)混雜模塊，用于在其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)為簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)的情況下，基于最小生成樹路徑將其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)； 數(shù)據(jù)融合模塊，用于在其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)為簇頭節(jié)點(diǎn)的情況下，基于其自身留存的分片數(shù)據(jù)以及各成員節(jié)點(diǎn)傳輸來的分片數(shù)據(jù)進(jìn)行簇內(nèi)數(shù)據(jù)融合，生成簇內(nèi)融合數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 確定距離最近模塊，用于遍歷其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與各相鄰節(jié)點(diǎn)的邊長，從中選取邊長最小的兩條邊，并將這兩條邊對(duì)應(yīng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)作為距離其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)最近的兩個(gè)鄰接節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)混雜模塊具體用于:在簇內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有邊稠密特性時(shí)，所述數(shù)據(jù)混雜模塊基于普里姆最小生成樹路徑將其所在的簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)混雜模塊具體用于:在簇內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有邊稀疏特性時(shí)，所述數(shù)據(jù)混雜模塊基于克魯斯卡爾最小生成樹路徑將其所在的簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)自身留存的分片數(shù)據(jù)以及接收到的分片數(shù)據(jù)傳輸給簇內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求6或7或8或9所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 簇間傳輸模塊，用于在其所在的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)為簇頭節(jié)點(diǎn)的情況下，將數(shù)據(jù)融合模塊生成的簇內(nèi)融合數(shù)據(jù)發(fā)送給上一 級(jí)簇頭節(jié)點(diǎn)，以進(jìn)行簇間數(shù)據(jù)融合。
【文檔編號(hào)】H04W12/00GK103442352SQ201310413722
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】谷勇浩, 莫徐安 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)