物聯網安全及隱私保護中若干關鍵技術研究.pdf

1、物聯網因其巨大的應用前景而受到各國政府、學術界和工業(yè)界的廣泛重視。物聯網的核心理念在于感知、控制、傳輸和智能，通過技術手段實現物與物、人與物、人與人之間的協同關系，從而在傳感網、互聯網和移動通信網的基礎上形成一個更大的復雜網絡系統。物聯網信息共享的數據與個人生活行為息息相關，且信息彼此感知關聯度較大，這種感知性與敏感性對物聯網信息共享的安全及隱私保護提出了更高的要求。然而受制于網絡結構、終端設備、通信方式、應用場景等特點，物聯網特有的一

2、些安全隱私問題尚無法直接通過現有的互聯網安全技術手段加以解決。有必要對物聯網的安全及隱私保護關鍵技術展開深入地研究。
　　首先，簡要描述物聯網安全及其隱私問題，然后，給出物聯網安全及隱私保護的國內外研究和應用現狀，之后，列出物聯網安全及隱私保護存在的關鍵技術問題。最后，圍繞其中的4個關鍵技術問題（安全密鑰預分配、雙向認證與密鑰協商、隱寫術、數字身份認證）進行了深入地研究。下面對本文的主要工作進行簡要介紹。
　　（1）隨著物聯

3、網應用的興起，將會有越來越多的隱私信息通過傳感器進行傳輸，因此，必須對傳感器節(jié)點之間的通信加以保護，以達到隱私保護安全的目的。提出一種基于橢圓曲線的無線傳感器網絡的安全密鑰預分配方案，利用橢圓曲線上的不同基點作為種子密鑰群，并基于種子密鑰進行倍點運算生成私鑰環(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由中間節(jié)點實現安全通信，從而保

4、障整個傳感器網絡的隱私通信安全。仿真結果表明，該方案具有較好的網絡連通性和防御性。
　?。?）認證與密鑰協商在射頻識別系統中是一道核心安全屏障，也是實施訪問控制的基礎。提出一種新的射頻識別雙向認證與密鑰協商協議，它能夠有效解決射頻識別系統的隱私安全保護問題。該協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、易于實現等特點。該協議不僅能夠有效抵御服務器泄露攻擊、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、向認證、強安全性的會話密鑰、不可追蹤性以及前向安全性，滿足了射頻識別系統的隱私安全需求，非常適合應用于必須提供隱私保護的射頻識別系統。
　?。?）由于無線多媒體傳感器網絡中承載著多媒體數據，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絡的應用中，隱私安全的通信機制是十分重要的。此外，考慮到傳感器節(jié)點的技術資源（如能量、計算、帶寬以及存儲等）有限，這種隱私保護安全機制須將多媒體信息的分布式處理同能量感知的算法相結合，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的高能效通信方案，該方案將隱寫術同分布式計算相結合，可以為無線多媒體傳感器網絡提供隱私安全通信保障。模擬實驗結果表明，該方案在保證隱私通信安全的同時取得了可觀的能效。
　?。?）作為身份認證中最成功的技術之一，人臉識別在過去幾年時間里備受關注。為了構建自控性和魯棒性強的物聯網隱私保護安全體系，研究了人臉識別技術在無線多媒體傳感器網絡中的身份認證應用。提出一種基于面部局部

7、組件的識別機制以確保人臉識別的準確性；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。仿真模擬結果顯示，方案在確保人臉識別準確性的同時，能夠顯著提高無線多媒體傳感器網絡中傳感器節(jié)點的能耗效率。通過與無線多媒體傳感器網絡相結合，增強了人臉識別身份認證系統的靈活性，不過，在該人臉識別系統原型中，人臉特征數據未加保護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。結合前文工作的小波變換技術以及隱寫