物聯(lián)網(wǎng)安全及隱私保護(hù)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景而受到各國政府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛重視。物聯(lián)網(wǎng)的核心理念在于感知、控制、傳輸和智能，通過技術(shù)手段實現(xiàn)物與物、人與物、人與人之間的協(xié)同關(guān)系，從而在傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上形成一個更大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)信息共享的數(shù)據(jù)與個人生活行為息息相關(guān)，且信息彼此感知關(guān)聯(lián)度較大，這種感知性與敏感性對物聯(lián)網(wǎng)信息共享的安全及隱私保護(hù)提出了更高的要求。然而受制于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、終端設(shè)備、通信方式、應(yīng)用場景等特點，物聯(lián)網(wǎng)特有的一

2、些安全隱私問題尚無法直接通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)手段加以解決。有必要對物聯(lián)網(wǎng)的安全及隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)展開深入地研究。
　　首先，簡要描述物聯(lián)網(wǎng)安全及其隱私問題，然后，給出物聯(lián)網(wǎng)安全及隱私保護(hù)的國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，之后，列出物聯(lián)網(wǎng)安全及隱私保護(hù)存在的關(guān)鍵技術(shù)問題。最后，圍繞其中的4個關(guān)鍵技術(shù)問題（安全密鑰預(yù)分配、雙向認(rèn)證與密鑰協(xié)商、隱寫術(shù)、數(shù)字身份認(rèn)證）進(jìn)行了深入地研究。下面對本文的主要工作進(jìn)行簡要介紹。
　?。?）隨著物聯(lián)

3、網(wǎng)應(yīng)用的興起，將會有越來越多的隱私信息通過傳感器進(jìn)行傳輸，因此，必須對傳感器節(jié)點之間的通信加以保護(hù)，以達(dá)到隱私保護(hù)安全的目的。提出一種基于橢圓曲線的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全密鑰預(yù)分配方案，利用橢圓曲線上的不同基點作為種子密鑰群，并基于種子密鑰進(jìn)行倍點運(yùn)算生成私鑰環(huán)，該私鑰環(huán)在節(jié)點部署之前被分配給每個傳感器節(jié)點，通過選擇合適的私鑰環(huán)大小，兩個相鄰節(jié)點共享相同私鑰的概率大，其他不共享私鑰的相鄰節(jié)點亦可通過路徑密鑰經(jīng)由中間節(jié)點實現(xiàn)安全通信，從而保

4、障整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的隱私通信安全。仿真結(jié)果表明，該方案具有較好的網(wǎng)絡(luò)連通性和防御性。
　　（2）認(rèn)證與密鑰協(xié)商在射頻識別系統(tǒng)中是一道核心安全屏障，也是實施訪問控制的基礎(chǔ)。提出一種新的射頻識別雙向認(rèn)證與密鑰協(xié)商協(xié)議，它能夠有效解決射頻識別系統(tǒng)的隱私安全保護(hù)問題。該協(xié)議的主要特點是安全，具有低存儲成本、低通信成本、方法新穎、易于實現(xiàn)等特點。該協(xié)議不僅能夠有效抵御服務(wù)器泄露攻擊、中間者攻擊、離線猜測攻擊和不可察覺的在線猜測攻擊，同時提供雙

5、向認(rèn)證、強(qiáng)安全性的會話密鑰、不可追蹤性以及前向安全性，滿足了射頻識別系統(tǒng)的隱私安全需求，非常適合應(yīng)用于必須提供隱私保護(hù)的射頻識別系統(tǒng)。
　　（3）由于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中承載著多媒體數(shù)據(jù)，這使其更容易遭受隱私安全攻擊，因此在無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，隱私安全的通信機(jī)制是十分重要的。此外，考慮到傳感器節(jié)點的技術(shù)資源（如能量、計算、帶寬以及存儲等）有限，這種隱私保護(hù)安全機(jī)制須將多媒體信息的分布式處理同能量感知的算法相結(jié)合，以滿足

6、能量效率方面的要求。為了解決這些問題，提出一種基于分布式隱寫術(shù)的高能效通信方案，該方案將隱寫術(shù)同分布式計算相結(jié)合，可以為無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)提供隱私安全通信保障。模擬實驗結(jié)果表明，該方案在保證隱私通信安全的同時取得了可觀的能效。
　?。?）作為身份認(rèn)證中最成功的技術(shù)之一，人臉識別在過去幾年時間里備受關(guān)注。為了構(gòu)建自控性和魯棒性強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)隱私保護(hù)安全體系，研究了人臉識別技術(shù)在無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的身份認(rèn)證應(yīng)用。提出一種基于面部局部

7、組件的識別機(jī)制以確保人臉識別的準(zhǔn)確性；提出一種基于 K-d樹的分布式部署方案并用于人臉圖像的傳輸和檢索，解決了資源緊張的問題。仿真模擬結(jié)果顯示，方案在確保人臉識別準(zhǔn)確性的同時，能夠顯著提高無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的能耗效率。通過與無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，增強(qiáng)了人臉識別身份認(rèn)證系統(tǒng)的靈活性，不過，在該人臉識別系統(tǒng)原型中，人臉特征數(shù)據(jù)未加保護(hù)直接暴露給了惡意分子，這使得用戶隱私及安全得不到保障。結(jié)合前文工作的小波變換技術(shù)以及隱寫