一種基于壓縮和糾錯編碼的物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)安全融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信安全技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及針對物聯(lián)網(wǎng)感知層的一種數(shù)據(jù)安全融 合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 物聯(lián)網(wǎng)感知層網(wǎng)絡(luò)具有自組織，大規(guī)模，低功耗的特點。將數(shù)據(jù)融合技術(shù)運用于感 知層網(wǎng)絡(luò)的主要目的是減少網(wǎng)絡(luò)的傳輸開銷，降低網(wǎng)絡(luò)資源的消耗率。
[0003] 感知節(jié)點運算和處理能力較低。因此，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)融合方法均建立在輕量級算法 的基礎(chǔ)上。數(shù)據(jù)融合在減少網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷的同時，也存在一定的安全問題。感知層末端節(jié) 點存在的安全威脅包括非授權(quán)讀取節(jié)點信息、節(jié)點不可用、虛假節(jié)點和惡意代碼攻擊。而末 端節(jié)點組成的感知延伸網(wǎng)絡(luò)存在的安全威脅包括傳輸威脅、拒絕服務(wù)和路由攻擊。
[0004] 物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)融合的安全需求包括原始數(shù)據(jù)和融合數(shù)據(jù)的機密性和完整性。 針對該兩方面的安全需求，現(xiàn)有的安全融合技術(shù)通常采用同態(tài)加密、數(shù)據(jù)分片、模糊數(shù)據(jù)、 信用監(jiān)督等方法。其中化Stelluccia等人提出的CMT方法被廣泛應(yīng)用，該方法設(shè)計了一種 基于加法同態(tài)加密的輕量級算法，保證了數(shù)據(jù)融合的安全性。但是算法要求所有參與數(shù)據(jù) 采集的節(jié)點均需將自己的ID號上傳至基站，造成巨大的傳輸開銷。
[000引在CMT算法的基礎(chǔ)上，我們提出一種對ID號進行壓縮編碼的方法，減少了網(wǎng)絡(luò)的 傳輸開銷。并在算法中加入糾錯編碼機制，提高系統(tǒng)的魯椿性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)安全融合方法，該方法采用壓縮編碼 和糾錯編碼的方法對感知層末端節(jié)點的ID號進行編碼，從而減少了感知層網(wǎng)絡(luò)的傳輸開 銷，同時提高了系統(tǒng)的魯椿性。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下；
[000引預(yù)處理階段：
[0009] (1)基站和網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點共享對密鑰，記節(jié)點Si與基站共享的對密鑰為key1。
[0010] (2)組網(wǎng)完成后，基站將簇頭節(jié)點的ID號化及其分簇內(nèi)所有節(jié)點的ID號存儲在列 表中。如果網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，基站應(yīng)隨時更新存儲的ID號列表。
[0011] 數(shù)據(jù)采集階段：
[0012] (1)普通節(jié)點Si對采集數(shù)據(jù)化tai加密，計算C1=化tai+key;，并將CiIIID;傳送 給簇頭。
[0013] (2)簇頭將收到的消息分成數(shù)據(jù)和ID號兩部分，對數(shù)據(jù)采用直接求和的方式，計 算2Ci，對ID號進行壓縮編碼和糾錯編碼，用表示壓縮編碼函數(shù)，f2表示糾錯編碼函 數(shù)，計算Enc(ID) =f2成（化，1〇2,…ID。)），簡記為Enc(ID) =f(1〇1，1〇2,…ID。)，并將 ZcJ|Enc(ID)發(fā)送至基站。
[0014] 做基站計算IDi，化，…IDn=f1-1成-1巧nc(ID)))，并計算ZCi-Zkeyi，計算結(jié)果 即為該分簇內(nèi)所有節(jié)點采集數(shù)據(jù)之和。
[0015] 數(shù)據(jù)采集階段步驟（2)中壓縮編碼函數(shù)fi的具體內(nèi)容如下：
[0016] ①簇頭統(tǒng)計簇內(nèi)所有節(jié)點的數(shù)量大N，W及參與融合的節(jié)點數(shù)量n。
[0017] ②對簇內(nèi)所有節(jié)點的ID號從小到大排序，生成長度為N的二進制序列，并將參與 融合的節(jié)點的ID號序號對應(yīng)的位置1。
[0018] ⑨對所有含n個'r的N位二進制序列按照字母表方式進行排序，并找到步驟（2) 中序列對應(yīng)的序號Num。(ID。1〇2,…ID。）=Numlln。Num的求解公式為；
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種采用壓縮和糾錯編碼的物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)安全融合方法，其特征在于：該方法 在經(jīng)典CMT算法的基礎(chǔ)上，加入了簇頭對ID號的壓縮編碼，步驟如下： (1) 簇頭將簇內(nèi)成員的ID號從小到大排列，并賦于相應(yīng)的序號，并生成一個位數(shù)為成 員數(shù)量的二進制序列，序列初始化為全'〇' ； (2) 記錄參與數(shù)據(jù)采集的節(jié)點數(shù)n，并找出節(jié)點對應(yīng)的序號，在二進制序列的相應(yīng)位置 置 '1' ； (3) 按照字母表順序，以n為已知邊界條件，對步驟（2)中的序列進行編碼。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種采用壓縮和糾錯編碼的物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)安全融合方法，
通節(jié)點數(shù)量，n表示參與數(shù)據(jù)采集的節(jié)點數(shù)，表示二進制序列中第j個'1'所在的位數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種采用壓縮和糾錯編碼的物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)安全融合方法， 其特征在于：以ID號的壓縮編碼結(jié)果為輸入，用卷積碼編碼器生成糾錯碼。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種采用壓縮和糾錯編碼的物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)安全融合方法， 其特征在于：壓縮編碼的解碼過程如下所示： (1) 生成與簇內(nèi)節(jié)點數(shù)量等長的全'0'二進制序列； (2) 從左到右，依次恢復(fù)出序列中'1'的位置； (3) 找到序列中'1'對應(yīng)的節(jié)點ID號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于壓縮和糾錯編碼的物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)安全融合方法。該方法采用壓縮編碼和糾錯編碼技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中簇頭節(jié)點對子節(jié)點的ID號進行字母表編碼，并對編碼后的結(jié)果進行糾錯編碼，這樣不僅減少了網(wǎng)絡(luò)中ID號的傳輸，而且提高了系統(tǒng)的魯棒性。該方法有效克服了傳統(tǒng)的CMT方案傳輸開銷過大的缺陷，而且編碼算法均屬于輕量級算法，計算開銷較小。
【IPC分類】H04L9-32, H04L1-00
【公開號】CN104821881
【申請?zhí)枴緾N201510222507
【發(fā)明人】黃杰, 孫雄, 張麗, 陳葉蓉, 許金樂, 倪廣源, 李凡
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月4日