商用驅(qū)動的無線傳感器網(wǎng)絡分布式隱私保護技術研究.pdf

1、隨著普適計算技術的持續(xù)發(fā)展和無線數(shù)據(jù)傳輸魯棒性的不斷提升，以無線傳感器網(wǎng)絡、可移動Mesh網(wǎng)絡、車載Ad—Hoc網(wǎng)絡為代表的移動信息動態(tài)網(wǎng)絡，正由原型系統(tǒng)測試階段步入商用實際系統(tǒng)開發(fā)階段。作為網(wǎng)絡安全研究的高級階段，隱私保護問題已浮出水面并正在成為國際學術與產(chǎn)業(yè)界研究熱點。本文針對無線傳感器網(wǎng)絡的隱私安全保護問題，從最新成果綜述、商業(yè)應用驅(qū)動、典型攻擊識別、抵御機制提出、分布式算法設計、仿真結(jié)果驗證等研究層面，結(jié)合網(wǎng)絡服務質(zhì)量與安全保護

2、質(zhì)量的雙重視角，給出完整的面向分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)的隱私安全保護方案。本文主要貢獻如下：
　　 1)作為正在興起的前沿科研問題，缺乏針對無線傳感器網(wǎng)絡隱私安全保護技術和應用方案的最新研究成果綜述，本文對該問題進行系統(tǒng)分類，給出融合面向數(shù)據(jù)內(nèi)容隱私攻擊和面向數(shù)據(jù)傳輸方式隱私攻擊的4類分級方案，并根據(jù)近4年內(nèi)ACM/IEEE所轄計算機網(wǎng)絡領域的頂級會議與國際期刊發(fā)表的論文和技術報告，給出最新研究成果綜述；
　　 2)以最具商業(yè)開發(fā)

3、價值的基于無線傳感器網(wǎng)絡的醫(yī)療數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)為應用背景，對香港H醫(yī)院進行實地調(diào)研并發(fā)現(xiàn)潛在的隱私保護問題，從無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的分布式特點出發(fā)，本文首次提出基于k—匿名隱私保護的多工均勻攻擊(Multiplex uniform Attack)問題，并給出具體攻擊場景、攻擊模型及數(shù)學表達式；
　　 3)針對上述分布式隱私安全問題，本文創(chuàng)新性的提出k—匿名轉(zhuǎn)移混合方法(k—Anonymity Transfer Mix)，該方法通過4類

4、不同代價函數(shù)的仿真模擬測試，能夠有效抵御針對以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡系統(tǒng)所遭受的多工均勻攻擊；此外，本文給出具體的數(shù)學分析過程，證明所提方法嚴格遵循隱私安全Kerckhoff準則并提供可量化的隱私保護質(zhì)量；
　　 4)本文將上述理論方法轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行算法，設計3個完整的面向無線傳感器網(wǎng)絡k—匿名問題的分布式隱私保護算法，即確定型k—匿名轉(zhuǎn)移混合算法(算法3)、適應型k—匿名轉(zhuǎn)移混合算法(算法4)、輕量型k—匿名轉(zhuǎn)移混合算法(算法5)，分

5、別針對醫(yī)療數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)的隱私保護與服務質(zhì)量要求；其中，每個算法均包括3個獨立運行階段：邏輯環(huán)網(wǎng)絡拓撲初始化階段(算法1)、可信邏輯令牌生成與維護階段(算法2)和針對不同數(shù)據(jù)對象特征的隱私保護操作階段；
　　 5)結(jié)合網(wǎng)絡服務質(zhì)量與安全保護質(zhì)量的性能評估標準，從算法魯棒性、數(shù)據(jù)傳輸負荷、數(shù)據(jù)響應實時性等3個指標大類和數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率、令牌容量、數(shù)據(jù)可容忍延遲、成功處理數(shù)據(jù)比率、平均令牌容量、平均數(shù)據(jù)響應時間等6個獨立仿真參數(shù)