保護(hù)敏感信息泄漏的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)安全存儲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸安全領(lǐng)域，具體地指以物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點為存儲載體，將節(jié)點中敏 感信息為對象，將密碼學(xué)技術(shù)與數(shù)據(jù)存儲相結(jié)和防止節(jié)點敏感信息泄露的一種保護(hù)敏感信 息泄漏的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)安全存儲方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮是物聯(lián)網(wǎng)。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集 的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點（如傳感器）是物聯(lián)網(wǎng)組成的重要基礎(chǔ)，而節(jié)點數(shù)據(jù)隱私與完整性安全威脅 已經(jīng)成為限制物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點大多智能程度較低，不具有自 我保護(hù)功能，極易受到攻擊者惡意破壞，如物理破壞、節(jié)點被盜取，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失與泄露。另 外，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點和控制端之間數(shù)據(jù)傳輸多數(shù)采用無線信道，傳輸數(shù)據(jù)容易被竊取、修改、破 壞。因此，一種保護(hù)敏感信息泄露的網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)安全存儲方案是非常有意義的。
[0003] 密碼機(jī)制是保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)存儲與傳輸?shù)闹匾侄?，安全存儲方案被廣泛應(yīng) 用，然后由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的智能程度差異較大，許多節(jié)點計算能力不強(qiáng)，因此安全存儲方案 在考慮安全性的同時還要考慮計算開銷。另外，由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點裸露在外，物理破壞引發(fā)數(shù) 據(jù)丟失、存儲數(shù)據(jù)被泄露等問題，因此，安全存儲方案確保數(shù)據(jù)完整性和抗泄露性。
[0004] 當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點所使用的安全存儲方案常用兩種技術(shù)：數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)恢復(fù)。數(shù)據(jù) 加密可有效解決數(shù)據(jù)在節(jié)點存儲以及傳輸過程中存在的泄露問題，而數(shù)據(jù)恢復(fù)則負(fù)責(zé)恢復(fù) 被破壞數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)完整性。然而，當(dāng)前方案存在較多問題：
[0005] 1、加密算法復(fù)雜度高，不適合智能程度低的節(jié)點，有范圍限制；
[0006] 2、數(shù)據(jù)恢復(fù)效率低，多數(shù)無法解密被破壞的加密數(shù)據(jù)以及節(jié)點遭到物理破壞或者 丟失，數(shù)據(jù)恢復(fù)則無法進(jìn)行；
[0007] 3、數(shù)據(jù)無法檢驗，節(jié)點收集的數(shù)據(jù)是未知的，對加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密后，無法檢驗數(shù) 據(jù)正確性。為彌補(bǔ)現(xiàn)有方案的不足，本發(fā)明采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)，將節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成多個加密子數(shù)據(jù)分別存儲在不同的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點中。當(dāng)需要使用數(shù)據(jù)時，將部分加密子 數(shù)據(jù)恢復(fù)原數(shù)據(jù)，對恢復(fù)數(shù)據(jù)驗證，實現(xiàn)節(jié)點數(shù)據(jù)的安全存儲。在不增加實現(xiàn)降低了計算復(fù) 雜度，提高恢復(fù)數(shù)據(jù)效率的同時，可有效防止節(jié)點被物理破壞以及丟失而引發(fā)的單點失效 問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提出一種高安全性、完整性 以及抗泄露性，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)恢復(fù)更為高效，極大程度上保證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點中數(shù)據(jù)，有效 防止節(jié)點信息泄露、丟失或者破壞的保護(hù)敏感信息泄漏的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)安全存儲方法。
[0009] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供的一種保護(hù)敏感信息泄漏的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)安全 存儲方法，其特征在于，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)恢復(fù)兩個步驟，具體為：
[0010] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程依次包括處理函數(shù)構(gòu)造單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、驗證鑰生成單元、數(shù)據(jù) 分發(fā)單元，其中：
[0011] 處理函數(shù)構(gòu)造單元的工作過程為：根據(jù)節(jié)點收集的信息以及附近節(jié)點個數(shù)生成處 理函數(shù)，函數(shù)負(fù)責(zé)后續(xù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點個數(shù)為n，節(jié)點標(biāo)識符為Xl，節(jié)點Xl收集的數(shù)據(jù) Si (i = 1，2, · · ·，η)，恢復(fù)原數(shù)據(jù)所需轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的個數(shù)為k，節(jié)點Xl生成k-Ι階多項式f (X)， 其中多項式系數(shù)隨機(jī)選擇且互不相等的非零整數(shù)，多項式表示如下：f^x) = a1(]+allX+… +ai〇i 1}xk \其中a# a」，其中i乒j ;
[0012] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元的工作過程為：根據(jù)處理函數(shù)構(gòu)造單元產(chǎn)生的處理函數(shù)，生成各個 服務(wù)器的子數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)用處理函數(shù)表示，根據(jù)處理函數(shù)構(gòu)造單元所知，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點標(biāo) 識Xi以及處理函數(shù)fi(x)，產(chǎn)生節(jié)點的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)數(shù)據(jù){fiUD, · · ·，?·?(χη)}，并與相對標(biāo) 識的節(jié)點相對應(yīng)，同時選擇~，山，使其成立，其中i = l，2, · · ·，η;
[0013] 驗證鑰生成單元的工作過程為：節(jié)點Xl為所有節(jié)點生成可檢驗恢復(fù)數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚?驗證鑰，實現(xiàn)對恢復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，確認(rèn)數(shù)據(jù)是否恢復(fù)正確，使用隨機(jī)選擇t-ι階多項式 g(T) = 作為產(chǎn)生驗證鑰的產(chǎn)生函數(shù)計算g (Χι)作為驗證份額，選擇\和u i，生成驗證 /=0 鑰 a，XJ 使其滿足 Yi = s+x i · g (1〇 · Vl;
[0014] 數(shù)據(jù)分發(fā)單元的工作過程為：將轉(zhuǎn)換后的子數(shù)據(jù)、驗證鑰和驗證份額傳送給其他 相鄰物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點接收并標(biāo)記該數(shù)據(jù)來自哪個節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲，節(jié)點Xi 將子數(shù)據(jù){fiUD, · · ·，?·?(χη)}、（Yi，Xi)以及g(Xi)傳輸給對應(yīng)標(biāo)識符為{χ:，· · ·，χη} 的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，并將公共信息廣播，包括{w^di}、{v^uj，其中i = 1,2，· · ·，η;
[0015] 數(shù)據(jù)恢復(fù)過程依次包括節(jié)點確認(rèn)單元、恢復(fù)密文生產(chǎn)單元、數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、數(shù)據(jù)驗 證單元，需要恢復(fù)的是節(jié)點Xi的數(shù)據(jù)，節(jié)點X i已經(jīng)被破壞，利用其他節(jié)點進(jìn)行恢復(fù)節(jié)點X i的 數(shù)據(jù)，
[0016] 節(jié)點確認(rèn)單元的工作過程為：選擇進(jìn)行恢復(fù)數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，確定可進(jìn)行數(shù)據(jù) 恢復(fù)的節(jié)點，公布恢復(fù)節(jié)點標(biāo)識符、以及信息傳輸方式，h(h>k)個節(jié)點確認(rèn)要對節(jié)點乂;的 數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，公布標(biāo)識符{Χι1，·· ·，χιΗ}，其中，々/,}，公布信息傳輸方式為 X i2- · · · - X ih- X u，表示節(jié)點將按照上述環(huán)方式進(jìn)行信息傳遞；
[0017] 恢復(fù)密文生產(chǎn)單元的工作過程為：每個節(jié)點根據(jù)自身存儲的數(shù)據(jù)計算用于恢 復(fù)數(shù)據(jù)的密文，防止直接發(fā)送存儲的數(shù)據(jù)被敵手竊聽，保證數(shù)據(jù)的秘密性，根據(jù)節(jié)點確 認(rèn)單元確定的名單{χη, ·· ?dih}，每個節(jié)點根據(jù)公布的信息以及自身存儲的信息計 算恢復(fù)密文。節(jié)點Xu (j = 1，· · ·，h)數(shù)據(jù)密文為：
和
[0018] 數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的工作過程為：按照環(huán)通信方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)行恢復(fù)節(jié)點作 為環(huán)的起點，率先發(fā)送數(shù)據(jù)，遍歷整個環(huán)后，恢復(fù)節(jié)點解密信息獲得恢復(fù)數(shù)據(jù)，將節(jié)點確 認(rèn)單元中的環(huán)的起點設(shè)為Xn，該節(jié)點用于恢復(fù)節(jié)點Xi的數(shù)據(jù)，起點節(jié)點X n選擇隨機(jī)數(shù) η，將消息（ri+Ci/，ri+Cii2)發(fā)送環(huán)中下一節(jié)點xi2，節(jié)點xi2結(jié)合自身數(shù)據(jù)密文和消息，將 ri+C^+Ci/)發(fā)送給節(jié)點xi3，依次類推，節(jié)點xih將把消息（r …+心，rA Cn2+ ···+〇發(fā)送給起點節(jié)點Xll，節(jié)點Xll利用隨機(jī)數(shù)Γ i，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，解密后獲得 節(jié)點 Xi 數(shù)據(jù) 3 = =(^2+· · .+Cih2,數(shù)據(jù)恢復(fù)完成；
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，數(shù)據(jù)恢復(fù)過程還包括數(shù)據(jù)驗證單元，數(shù)據(jù)驗證單元的工 作過程為：恢復(fù)節(jié)點采用驗證鑰對恢復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，確保恢復(fù)的數(shù)據(jù)正確，節(jié)點Xl# 為起點主的驗證鑰為（￥1，乂1)，驗證等式￥1=3+乂1*8(11 1)*￥1，如果成立，則恢復(fù)正確，不成 立則重新選擇節(jié)點進(jìn)行恢復(fù)。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明方案框架圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明中數(shù)據(jù)恢復(fù)流程圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明中3節(jié)點環(huán)通信方式流程圖
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025] 實施例：一種保護(hù)敏感信息泄漏的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)安全存儲方法，其特征在于，包 括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)恢復(fù)兩個步驟，具體為：
[0026] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程依次包括：處理函數(shù)構(gòu)造單元1.1、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元1.2、驗證鑰生成 單元1. 3、數(shù)據(jù)分發(fā)單元1. 4。
[0027] 其中：
[0028] 處理函數(shù)構(gòu)造單元1. 1。根據(jù)節(jié)點收集的信息以及附近節(jié)點個數(shù)生成處理函數(shù)，函 數(shù)負(fù)責(zé)后續(xù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。本實施例中，假設(shè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點個數(shù)為n，節(jié)點標(biāo)識符為Xl，節(jié)點^收 集的數(shù)據(jù)31(1 = 1，2，***，11)，恢復(fù)原數(shù)據(jù)所需轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的個數(shù)為1^。根據(jù)上述參數(shù)，節(jié) 點Xl生成k-Ι階多項式f(x)，其中多項式系數(shù)隨機(jī)選擇且互不相等的非零整數(shù)，可表示為 fi (χ) = aio+auX+.-.+am 1}xk 1，其中 a# a .j，其中 i 乒 jo
[0029] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元1. 2。根據(jù)處理函數(shù)構(gòu)造單元1. 1產(chǎn)生的處理函數(shù)，生成各個服務(wù)器 的子數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)用處理函數(shù)表示。本實施例中，根據(jù)處理函數(shù)構(gòu)造單元1. 1所知，物 聯(lián)網(wǎng)節(jié)點標(biāo)識Xl以及處理函數(shù)f Jx)，產(chǎn)生節(jié)點的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)數(shù)據(jù){&0〇，···，&0〇}，并 與相對標(biāo)識的節(jié)點相對應(yīng)。同時選擇t，山，使其Si= d ifjwi)成立，其中i = 1，2，···，η。
[0030] 驗證鑰生成單元1. 3。節(jié)點Xl為所有節(jié)點生成可檢驗恢復(fù)數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚尿炞C鑰，實 現(xiàn)對恢復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，確認(rèn)數(shù)據(jù)是否恢復(fù)正確。本實施例中，使用隨機(jī)選擇t-i階多項 式
_作為產(chǎn)生驗證鑰的產(chǎn)生函數(shù)計算g(Xi)作為驗證份額，選擇Vi和U i,生成驗 證鑰化，XJ使其滿足Yi = S+X i · g (Ul) · Vl。
[0031] 數(shù)據(jù)分發(fā)單元1. 4。將轉(zhuǎn)換后的子數(shù)據(jù)、驗證鑰和驗證份額傳送給其他相鄰物聯(lián)網(wǎng) 節(jié)點，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點接收并標(biāo)記該數(shù)據(jù)來自哪個節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲。本實施例中，節(jié)點 Xi將子數(shù)據(jù){fiUi)，