物联网

第31卷 第11期2010年11月

仪器仪表学报

ChineseJournalofScientificInstrument

Vol 31No 11Nov.2010

物联网中数据融合的信誉度模型与仿真

胡向东,魏琴芳,唐 慧

1

1

2

*

(1 重庆邮电大学自动化学院 重庆 400065;2 长沙市威胜科技园通信及终端开发部 长沙 410205)

摘 要:具有巨大市场应用前景的物联网正在掀起第三次信息技术浪潮,其依托的核心技术之一 无线传感器网络具有能量、存储能力、计算能力、通信带宽等资源受限的突出特点,实施数据融合是其必然选择。物联网一般具有信息安全敏感的需求,在

数据融合过程中易受到节点数据被伪造或篡改等多种信息安全威胁;为了保障数据融合结果的真实性与可靠性,建立了基于节点信誉度评价的安全数据融合模型(CBDA),仿真结果表明了该模型的有效性和数据融合结果的可靠性。关键词:物联网;数据融合;信誉度;模型;仿真

中图分类号:TN925+.1 TP391.9 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.4020

Modelandsimulationofcreditability baseddataaggregationfor

theinternetofthings

HuXiangdong,WeiQinfang,TangHui

1

1

2

(1CollegeofAutomation,ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications,Chongqing400065,China;2TelecommunicationsandTerminalsDevelopingDepartment,WeishengS.&T.Park,Changsha410205,China)

Abstract:TheInternetofthings,withatremendousmarketprospects,issurgingthethirdtideofinformationtech nology;dataaggregationisnecessaryforwirelesssensornetwork,asoneofitskeytechnologies,haslimitedresource

inenergy,memory,calculation,bandwidthandetc,.TheInternetofthingsisusuallysensitivetoinformationsecur ity;itcouldbeeasilythreatenedbyfabricatingortamperingdataoutofsensornodesorexteriorofthenetworkduringdataaggregation.Toguaranteetheauthenticityandreliabilityofthedataresultingfromaggregation,asecuremodelofcreditability baseddataaggregation(CBDA)isproposed;simulationexperimentsapprovethatthemodeliseffec tiveandtheresultofdataaggregationisreliable.Keywords:Internetofthings;dataaggregation;creditability;mode;lsimulation

的高潮。物联网中的无线传感器网络受到严格的能量约

1 引 言

以无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)、

[1 2]

RFID等核心技术为支撑,物联网将物理世界与逻辑世界有机地融为一体,可以极大地提高人们的工作效率、降低协作成本、方便在军事和民用等领域众多不同应用模式的构建,特别是随着美国 智慧地球 、国内 感知中国 的提出,在国内外掀起了物联网技术研发与应用示范

收稿日期:2010 02 ReceivedDate:2010 02

束,数据融合是其实现节能的基本途径之一;无线传感器网络的开放性分布和无线广播通信特征存在安全隐患,而数据安全(包括机密性、完整性、真实性、可用性、新鲜性、访问控制)是物联网实现基础信息采集与后续应用的基本要求。

目前在实现物联网安全数据融合方面主要有两个途径:一是提高原始数据的安全性,即保证用于聚合的原始数据的真实性,主要手段是数据认证,但目前高强度的认

[9 10]

[8]

[3][4 7]

*基金项目:受重庆市科委自然科学基金计划(CQCSTC2009BB2278)、重庆市教委科技研究计划(KJ070518)资助项目

物联网

第11期胡向东等:物联网中数据融合的信誉度模型与仿真 2637

证机制因为涉及大量的时间和能量开销,还难于引入到资源受限的物联网中。二是使用安全聚合算法,利用相邻节点采样值的相似性和数据冗余的特点,对多个原始数据进行综合处理来对抗可能出现的恶意数据的危害;存在的问题是聚合节点并不总能获得多个有效的冗余数据,且具有应用类型敏感的特点

[13 14]

[11 12]

。

为了抵抗融合过程中节点被捕获等攻击以及量化融合结果的不确定性,本文提出了一个基于节点信誉度评价的安全数据融合模型来解决融合过程中的数据源安全问题,保证融合结果的真实性。

图1 基于信誉度的安全数据融合模型 CBDAFig.1Modelofcreditability baseddataaggregation(CBDA)

2 数据融合的信誉度模型 CBDA

2.1 安全威胁

在无人监管和恶劣的环境下,物联网容易受到各种类型的攻击,如捕获和窃听,这些攻击通常会导致节点的

秘密完全暴露给攻击者,使物联网获得的数据不具有真实性、完整性、实时性等特征而失去价值。

物联网的首要目标是受控地准确、及时提供兴趣区域传感器节点感知的数据;其次,为了提高系统的能量效率,物联网需要进行数据融合。如果节点受到攻击则可能发送非真实的数据,将导致融合结果的不确定性。2.2 基本思路

假定物联网中所用的无线传感器网络采用流行的分簇结构,基站是完全可信的,网络的攻击者能在合法节点区域内配置一些与合法节点一样性能的恶意节点,或者将合法节点捕获后使其变成恶意节点。对于任何融合过程,物理上邻近节点采集的信息必定存在冗余,基于统计和信息理论,通过检查它报告的感知数据来衡量每个节点可信赖的程度,用节点的信誉度来表示;每个融合结果和一个信誉度评价相关联,实现对融合结果不确定性的度量。基于信誉度的安全数据融合模型(creditability baseddataaggregation,CBDA模型)如图1所示。融合节点通过簇成员节点的采样数据监视其行为,形成成员节点的信誉度,它只利用信任节点的数据来进行融合操作,计算融合结果,形成对融合结 …… 此处隐藏：7858字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……