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专利号: 2016111974887
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-04-27
缴费截止日期: 2026-01-22
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向两层传感器网络的隐私保护MAX查询方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、在每一个时间周期t内,多个感知节点分别计算自身采集感知数据的最大值,并利用仅与基站共享的密钥对最大值进行加密得到最大值的密文数据,计算出最大值的密文数据所对应的随机安全比较码;感知节点将构造出的数据收集消息发送至该感知节点所在单元内的存储节点M;该数据收集消息包含该感知节点的ID信息、时间周期t和在t内采集的最大值的密文数据及其对应的随机安全比较码;

步骤2、存储节点M 接收每一个感知节点上传的数据收集消息并存储;

步骤3、基站发送查询指令至存储节点M,查询指令包含查询目标时间周期信息、查询感知节点集合信息以及查询目标信息;此时的查询目标为最大值;

步骤4、存储节点M接收到基站发来的最大查询指令后,以自身存储的来自感知节点的随机安全比较码集合S为输入,根据MinSC算法执行以下操作:步骤4.1、初始化安全比较码集合T0= Ø,T1= Ø;其中,T0用于存放0型安全比较码,T1用于存放1型安全比较码;

步骤4.2、若S = Ø,则执行4.8;若S  ≠ Ø,获取当前S中的第一个安全比较码a,并从S中移除a;若T0= Ø且T1= Ø,此时,若a的编码类型为0,则将a加入到T0中,并标记当前安全比较码最大的集合为T0;若a的编码类型为1,则将a加入到T1中,并标记当前安全比较码最大的集合为T1;若T0≠ Ø或T1 ≠ Ø时,此时,若a的编码类型为0,且当前安全比较码最大的集合为T0,则执行步骤4.3;若a的编码类型为0,而当前安全比较码最大的集合为T1,则执行步骤

4.4;若a的编码类型为1,且当前安全比较码最大的集合为T0,则执行步骤4.5;若a的编码类型为1,且当前安全比较码最大的集合为T1,则执行步骤4.6;

步骤4.3、如果T1= Ø,则将a加入到T0中;如果T1≠Ø,则根据安全比较码的数值比较特性判断T1中所有数据是否均小于a,若是,则清空T1中所有数据并将a加入到T0中,并标记当前安全比较码最大的集合为T0;否则,移除T1中比a小的数据;

步骤4.4、如果T1中所有数据均大于a,则将a加入到T0中;否则,根据安全比较码的数值比较特性判断T1中所有数据是否均小于a,若是,则移除T1中所有数据,然后将a添加到T0并标记当前安全比较码最大的集合为T0;否则,移除T1中比a小的数据;

步骤4.5、如果T0中的所有数据均大于a,则将a添加到T1中;否则,根据安全比较码的数值比较特性判断T0中的所有数据是否均小于a,若是,则移除T1中所有数据,然后将a添加到T1中,并标记为当前安全比较码最大的集合为T1;否则,移除T0中所有小于a的数据;

步骤4.6、如果T0 = Ø,则将a添加到T1中;否则根据安全比较码的数值比较特性判断T0中所有数据是否均小于a,若是,则清空T0中所有数据并将a添加到T1,并标记为当前安全比较码最大的集合为T1;否则移除T0中比a小的数据;

步骤4.7、如果S = Ø则执行步骤4.8,否则继续执行步骤4.2-4.6;

步骤4.8、若安全比较码最大的集合为T0,则最大安全比较码集合Ψ=T0,否则Ψ=T1;

步骤5、存储节点M根据Ψ中各安全比较码计算对应的最小候选密文集,并构造查询反馈信息并发送至基站;

步骤6、当基站接收到存储节点M发来的查询反馈消息后,基站利用与感知节点共享的加密密钥,解密最小候选密文集中的密文数据,此时即可确定出最终查询结果,即最大值。

2.根据权利要求1所述的一种面向两层传感器网络的隐私保护MAX查询方法,其特征在于,步骤1中的所有感知节点的采样频率相同。

3.根据权利要求1所述的一种面向两层传感器网络的隐私保护MAX查询方法,其特征在于,步骤1中的随机安全比较码是对感知数据,依次进行0-1编码、数值化和HMAC处理之后得到的编码集合。

4.一种面向两层传感器网络的隐私保护MIN查询方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤Ⅰ、在每一个时间周期t内,多个感知节点分别计算自身采集感知数据的最小值,并利用仅与基站共享的密钥对最小值进行加密得到最小值的密文数据,计算出最小值的密文数据所对应的随机安全比较码;感知节点将构造出的数据收集消息发送至该感知节点所在单元内的存储节点M;该数据收集消息包含该感知节点的ID信息、时间周期t和在t内采集的最小值的密文数据及其对应的随机安全比较码;

步骤Ⅱ、存储节点M 接收每一个感知节点上传的数据收集消息并存储;

步骤Ⅲ、基站发送查询指令至存储节点M,查询指令包含查询目标时间周期信息、查询感知节点集合信息以及查询目标信息,此时的查询目标为最小值;

步骤Ⅳ、存储节点M接收到基站发来的最小查询指令后,以自身存储的来自感知节点的随机安全比较码集合S为输入,根据MinSC算法执行以下操作:步骤401、初始化安全比较码集合T0= Ø,T1= Ø;其中T0用于存放0型安全比较码,T1用于存放1型安全比较码;

步骤402、 若S = Ø,则执行408;若S ≠ Ø,获取当前S中的第一个安全比较码a,并从S中移除a;若T0= Ø且T1= Ø,此时,若a的编码类型为0,则将a加入到T0中,并标记当前安全比较码最小的集合为T0;若a的编码类型为1,则将a加入到T1中,并标记当前安全比较码最小的集合为T1;若T0≠ Ø或T1 ≠ Ø时,此时,若a的编码类型为0,且当前安全比较码最小的集合为T0,则执行步骤403;若a的编码类型为0,而当前安全比较码最小的集合为T1,则执行步骤

404;若a的编码类型为1,且当前安全比较码最小的集合为T0,则执行步骤405;若a的编码类型为1,且当前安全比较码最小的集合为T1,则执行步骤406;

步骤403、如果T1= Ø,则将a加入到T0中;如果T1≠Ø,则根据安全比较码的数值比较特性判断T1中所有数据是否均大于a,若是,则清空T1中所有数据并将a加入到T0中,并标记当前安全比较码最小的集合为T0;否则,移除T1中比a大的数据;

步骤404、如果T1中所有数据均小于a,则将a加入到T0中;否则,根据安全比较码的数值比较特性判断T1中所有数据是否均大于a, 若是则移除T1中所有数据,将a添加到T0并标记当前安全比较码最小的集合为T0;否则移除T1中比a大的数据;

步骤405、如果T0中的所有数据均小于a,则将a加入到T1中;否则,根据安全比较码的数值比较特性判断T0中的所有数据是否均大于a,若是则移除T1中所有数据,然后将a添加到T1中,并标记当前安全比较码最小的集合为T1;否则移除T0中所有大于a的数据;

步骤406、如果T0 = Ø,则将a加入到T1中;否则根据安全比较码的数值比较特性判断T0中所有数据是否均大于a,若是则清空T0中所有数据并将a添加到T1,并标记当前安全比较码最小的集合为T1,否则移除T0中比a大的数据;

步骤407、如果S = Ø则执行步骤408,否则继续执行步骤402- 406;

步骤408、若安全比较码最小的集合为T0,则最小安全比较码集合Ψ=T0,否则Ψ=T1;

步骤Ⅴ、存储节点M根据Ψ中各安全比较码计算对应的最小候选密文集,并构造查询反馈信息并发送至基站;

步骤Ⅵ、当基站接收到存储节点M发来的查询反馈消息后,基站利用与感知节点共享的加密密钥,解密最小候选密文集中的密文数据,此时即可确定出最终的查询结果,即最小值。

5.根据权利要求4所述的一种面向两层传感器网络的隐私保护MIN查询方法,其特征在于,步骤Ⅰ中的所有感知节点的采样频率相同。

6.根据权利要求4所述的一种面向两层传感器网络的隐私保护MIN查询方法,其特征在于,步骤Ⅰ中的随机安全比较码是对感知数据,依次进行0-1编码、数值化和HMAC处理之后得到的编码集合。