一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法，系統(tǒng)初始化；任務(wù)發(fā)布者通過感知平臺請求某個位置的感知信息，并將請求發(fā)送到云服務(wù)器；在獲得任務(wù)請求之后云服務(wù)器根據(jù)相應(yīng)的地理位置將感知任務(wù)發(fā)送給符合要求的用戶；用戶完成感知任務(wù)后使用他們的私鑰對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名并為其添加噪聲；云服務(wù)器在收到簽名的加擾感知數(shù)據(jù)后，匯總個人數(shù)據(jù)，并保留用戶的簽名，然后將匯總結(jié)果發(fā)送到感知平臺；最后，感知平臺將獲得融合結(jié)果解密發(fā)送給任務(wù)發(fā)布者。該方法計算開銷、通信開銷和存儲開銷均優(yōu)于同類方法，能有效降低通信的負(fù)擔(dān)，能對用戶的隱私信息進(jìn)行良好的保護(hù)。

Data fusion method based on privacy protection in a group of intelligent perceptual networks

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法
本專利技術(shù)涉及一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法。
技術(shù)介紹
隨著嵌入大量傳感器的移動智能設(shè)備的快速發(fā)展，用戶可以攜帶各種可穿戴的移動設(shè)備，隨時隨地地收集感知數(shù)據(jù)。在這種情況下，產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)來自不同的感知設(shè)備和感知地點，整合這些不同來源的感知數(shù)據(jù)至關(guān)重要，可以有效的節(jié)約因數(shù)據(jù)傳輸而消耗的網(wǎng)絡(luò)流量，也可以將用戶的信息隱藏在融合數(shù)據(jù)中實現(xiàn)隱私保護(hù)。雖然數(shù)據(jù)融合為很多實際應(yīng)用帶來益處，但它仍然面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，由于網(wǎng)絡(luò)的開放性和感知數(shù)據(jù)的隱私敏感性，在數(shù)據(jù)融合期間可能發(fā)生隱私泄露。例如，惡意攻擊者可能攔截感知數(shù)據(jù)并獲取用戶軌跡信息。為了保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)保密性，有研究者提出了基于同態(tài)加密的數(shù)據(jù)融合方案。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)融合技術(shù)解決了多源數(shù)據(jù)的傳輸和隱私保護(hù)問題，但是其并不能有效避免惡意用戶的攻擊，對用戶的隱私信息保護(hù)不夠徹底，同時，還帶來了繁重的通信負(fù)擔(dān)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法，該方法計算開銷、通信開銷和存儲開銷均優(yōu)于同類方法，能有效降低通信的負(fù)擔(dān)，能對用戶的隱私信息進(jìn)行良好的保護(hù)。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法，包括任務(wù)發(fā)布者、感知平臺、云服務(wù)器和用戶，具體包括以下步驟：步驟一：初始化：a1:第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA運(yùn)行獲取雙線性元組相關(guān)參數(shù)，隨后，CA基于BGN加密系統(tǒng)生成元組其中，g是的隨機(jī)生成元，p是BGN系統(tǒng)的私鑰，h＝gq是的子群<gn/p>的隨機(jī)生成元，CA隨機(jī)選擇哈希函數(shù)最后，將作為系統(tǒng)公鑰；a2:CA使用Shamir秘密共享機(jī)制，基于多項式函數(shù)SK(x)＝p+a1x+a2x2+…+adxd，將BGN的私鑰p分享給云服務(wù)器，并將云服務(wù)器集合定義為CS，對于云服務(wù)器集合中每一個云服務(wù)器CSi，CA計算出對應(yīng)的SK(i)，并將SK(i)分發(fā)給云服務(wù)器作為它的密鑰，即skCS,i＝SK(i)；a3:用戶用其各自的私鑰簽署其各自的感知數(shù)據(jù)，以使云服務(wù)器可進(jìn)行驗證，每個用戶均向CA進(jìn)行注冊，CA隨機(jī)選擇sku,i∈Zp作為用戶的私鑰，選擇作為用戶ui的公鑰，CA將sku,i發(fā)送給用戶，將pku,i發(fā)送給云服務(wù)器；步驟二：任務(wù)發(fā)布者通過感知平臺請求某個位置的感知信息，并將請求發(fā)送到云服務(wù)器：b1:任務(wù)發(fā)布者向感知平臺發(fā)布感知任務(wù)請求，感知平臺在收到感知任務(wù)請求后生成感知任務(wù)無組S＝(St,Sn,Sl,Sa)，其中St代表感知時間，Sn代表感知內(nèi)容，Sl代表感知位置，Sa代表感知獎勵；b2:感知平臺首先選擇一個位于Sl中的云服務(wù)器，并將感知任務(wù)S分配給相應(yīng)的云服務(wù)器，云服務(wù)器在接收到感知任務(wù)請求時，根據(jù)相應(yīng)的地理位置篩選用戶參與感知任務(wù)以獲得感知數(shù)據(jù)；步驟三：用戶完成感知任務(wù)后使用他們的私鑰對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名并為其添加噪聲；c1:用戶ui根據(jù)自已的興趣決定是否參加感知任務(wù)，完成感知任務(wù)后根據(jù)公式(1)對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名生成簽名感知數(shù)據(jù)Di：式中，ri∈Zp，為用戶隨機(jī)選擇的私鑰；c2:用戶ui將Di＝(Di,j)添加拉普拉斯噪聲Lap(Δ(f)/εj)生成加噪感知數(shù)據(jù)Ψj，其中，j＝(1,2,…t)，f代表數(shù)據(jù)的敏感度，根據(jù)感知任務(wù)請求定義，εj是用戶的隱私預(yù)算，t代表用戶的數(shù)量；c3:用戶ui根據(jù)公式(2)計算拉格朗日因子βj；用戶ui根據(jù)公式(3)利用βj、密鑰sku,i以及系統(tǒng)公鑰g和h通過BGN加密系統(tǒng)對Ψj進(jìn)行加密得到密文Πj，然后發(fā)送給云服務(wù)器；步驟四：云服務(wù)器在收到簽名的加擾感知數(shù)據(jù)后，匯總個人數(shù)據(jù)，并保留用戶的簽名，然后將匯總結(jié)果發(fā)送到感知平臺：整個用戶集合設(shè)為U，不把感知數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器的用戶集合設(shè)為Um，而感知數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器的用戶設(shè)為集合Un,U＝Um∪Un，對于云服務(wù)器接收到的所有密文的用戶ui∈Un；d1:云服務(wù)器收到Πj后，對于每一個用戶ui∈Un對應(yīng)的密文Πj，云服務(wù)器首先根據(jù)公式(4)計算其拉格朗日因子β′j；再根據(jù)公式(5)得到用戶的感知數(shù)據(jù)密文Π′j；d2:在用戶數(shù)據(jù)收集的過程中，假定了所有的用戶都會提供數(shù)據(jù)，因此，將所有用戶的索引均放入了Πj中的βj的計算中，考慮到存在部分參與任務(wù)的用戶由于網(wǎng)絡(luò)故障或不愿意將感知數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器的情況，并且為了恢復(fù)Shamir秘密共享分發(fā)的密鑰，刪除βj中不向云服務(wù)器傳輸感知數(shù)據(jù)部分用戶的索引，只保留向云服務(wù)器傳輸感知數(shù)據(jù)的用戶索引；d3:利用拉格朗日插值函數(shù)根據(jù)公式(6)得到多項式函數(shù)SK(x)，并根據(jù)公式(7)計算SK(x)的私鑰p；d4:云服務(wù)器根據(jù)公式(8)融合來自多個用戶的Π′j得到加密的融合感知數(shù)據(jù)密文Π，并保留用戶的簽名，然后將匯兌結(jié)果發(fā)送到感知平臺；其中，g′＝gp；d4:感知平臺使用基本的g′計算出Π的離散對數(shù)，再使用Pollard的lambda方法在預(yù)期時間中從n個用戶獲得Ψj，然后發(fā)送給任務(wù)發(fā)布者。在步驟四中的d1中，云服務(wù)器收到感知數(shù)據(jù)后，查看用戶簽名，在用戶多次提交同一感知數(shù)據(jù)想要獲得額外獎勵時，丟棄重復(fù)的感知數(shù)據(jù)。該方法采用BGN加密系統(tǒng)和Shamir秘密共享相結(jié)合的方式，對加噪后的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，云服務(wù)器利用其強(qiáng)大的計算能力對數(shù)據(jù)進(jìn)行安全融合。該方法能夠抵抗來自惡意用戶和云服務(wù)器的差分攻擊，能夠保證云服務(wù)器和用戶的茫然性安全，且能夠在用戶和云服務(wù)器上具備可接受的計算開銷、通信開銷和存儲開銷。本專利技術(shù)計算開銷、通信開銷和存儲開銷均優(yōu)于同類方法，能有效降低通信的負(fù)擔(dān)，能對用戶的隱私信息進(jìn)行良好的保護(hù)。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本專利技術(shù)中云服務(wù)器的數(shù)據(jù)融合的流程示意圖；圖3是本專利技術(shù)中方法、Bindschaedler方法、Benhamouda方法在不同用戶數(shù)量下密鑰生成時間對比柱狀圖；圖4是本專利技術(shù)中方法、Bindschaedler方法、Benhamouda方法在不同用戶數(shù)量下加密時間對比柱狀圖；圖5是本專利技術(shù)中方法、Bindschaedler方法、Benhamouda方法在不同用戶數(shù)量下融合時間對比柱狀圖；圖6是本專利技術(shù)中方法、Bindschaedler方法、Benhamouda方法在不同用戶數(shù)量下通信開銷時間對比柱狀圖；圖7是本專利技術(shù)中方法、Bindschaedler方法、Benhamouda方法在不同用戶數(shù)量下云服務(wù)器存儲開銷時間對比柱狀圖。具體實施方式如圖1和圖2所示，一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法，包括任務(wù)發(fā)布者、感知平臺、云服務(wù)器和用戶，具體包括以下步驟：步驟一：初始化：a1:第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA運(yùn)行獲取雙線性元組相關(guān)參數(shù)，隨后，CA基于BGN加密系統(tǒng)生成元組其中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法，包括任務(wù)發(fā)布者、感知平臺、云服務(wù)器和用戶，其特征在于，具體包括以下步驟：/n步驟一：初始化：/na1：第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA運(yùn)行

【技術(shù)特征摘要】
1.一種群智感知網(wǎng)絡(luò)中基于隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)融合方法，包括任務(wù)發(fā)布者、感知平臺、云服務(wù)器和用戶，其特征在于，具體包括以下步驟：
步驟一：初始化：
a1：第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA運(yùn)行獲取雙線性元組相關(guān)參數(shù)，隨后，CA基于BGN加密系統(tǒng)生成元組其中，g是的隨機(jī)生成元，p是BGN系統(tǒng)的私鑰，h＝gq是的子群<gn/p>的隨機(jī)生成元，CA隨機(jī)選擇哈希函數(shù)最后，將作為系統(tǒng)公鑰；
a2：CA使用Shamir秘密共享機(jī)制，基于多項式函數(shù)SK(x)＝p+a1x+a2x2+…+adxd，將BGN的私鑰p分享給云服務(wù)器，并將云服務(wù)器集合定義為CS，對于云服務(wù)器集合中每一個云服務(wù)器CSi，CA計算出對應(yīng)的SK(i)，并將SK(i)分發(fā)給云服務(wù)器作為它的密鑰，即skCS，i＝SK(i)；
a3：用戶用其各自的私鑰簽署其各自的感知數(shù)據(jù)，以使云服務(wù)器可進(jìn)行驗證，每個用戶均向CA進(jìn)行注冊，CA隨機(jī)選擇sku，i∈Zp作為用戶的私鑰，選擇作為用戶ui的公鑰，CA將sku，i發(fā)送給用戶，將pku，i發(fā)送給云服務(wù)器；
步驟二：任務(wù)發(fā)布者通過感知平臺請求某個位置的感知信息，并將請求發(fā)送到云服務(wù)器：
b1：任務(wù)發(fā)布者向感知平臺發(fā)布感知任務(wù)請求，感知平臺在收到感知任務(wù)請求后生成感知任務(wù)無組S＝(St，Sn，S1，Sa)，其中St代表感知時間，Sn代表感知內(nèi)容，S1代表感知位置，Sa代表感知獎勵；
b2：感知平臺首先選擇一個位于S1中的云服務(wù)器，并將感知任務(wù)S分配給相應(yīng)的云服務(wù)器，云服務(wù)器在接收到感知任務(wù)請求時，根據(jù)相應(yīng)的地理位置篩選用戶參與感知任務(wù)以獲得感知數(shù)據(jù)；
步驟三：用戶完成感知任務(wù)后使用他們的私鑰對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名并為其添加噪聲；
c1：用戶ui根據(jù)自已的興趣決定是否參加感知任務(wù)，完成感知任務(wù)后根據(jù)公式(1)對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名生成簽名感知數(shù)據(jù)Di：



式中，ri∈Zp，為用戶隨機(jī)選擇的私鑰；
c2：用戶ui將Di＝(Di，j)添加拉普拉斯噪聲Lap(Δ(f)/εj)生成加噪感知數(shù)據(jù)Ψj，其中，j＝(1，2，…t)，f代表數(shù)據(jù)的敏感度，根據(jù)感知任務(wù)請求定義，εj是...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龍浩，霍娜，
申請(專利權(quán))人：徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32