面向双层传感网的安全Top-k查询协议

马行坡 梁俊斌 马文鹏 李 银 李 然 奎晓燕

1(信阳师范学院计算机与信息技术学院 河南信阳 464000) 2(广西大学计算机与电子信息学院 南宁 530004) 3 (中南大学信息科学与工程学院 长沙 410083) (maxingpo@xynu.edu.cn)

随着电子元件、通信协议等软、硬件技术的发展，物联网正逐渐由概念提出阶段走向实际实现阶段.在层次划分上，物联网可分为感知层、对象抽象层、服务管理层、应用层和商业管理层[1].在这些层次中，感知层负责直接从物理对象获取数据信息，是实现物联网“万物互联”关键环节.目前，物联网的感知系统主要包括：无线传感器网络(wireless sensor networks， WSNs)[2]、双层传感器网络(two-tiered wireless sensor networks，TWSNs)[3-4]、RFID系统[5]、NFC系统[6]等.其中，TWSNs是由WSNs发展而来的一种新型网络系统，它通过将大量的传感器节点进行单元划分并在每个单元内部署资源相对丰富、计算能力相对更强的主管节点(master node)来提高网络的可扩展性，未来将在物联网感知系统中扮演重要角色.

然而，目前有关TWSNs的研究处于起步阶段，仍存在一些问题需要解决，尤其是数据的隐私性和完整性保护问题.在TWSNs中，上层主管节点既负责收集本单元内传感器节点的感知数据，又负责响应来自Sink的查询请求，是TWSNs中的关键节点.因此，在敌对环境中，主管节点易受到攻击而变为恶意节点.一旦主管节点被恶意化，整个网络的数据隐私性和完整性将面临威胁.

本文主要研究在主管节点被攻击者捕获而成为恶意节点的情况下，如何保护Top-k查询处理过程中的数据隐私性以及如何检验Top-k查询结果……