物联网中无可信权威中心的隐私保护数据聚合方案A Novel Privacy-Preserving Data Aggregation Scheme Without Trusted Authority in IoT
刘海辉;陈建伟;黄川;
摘要(Abstract)：
针对物联网数据收集过程中的隐私保护问题，提出了一个无可信权威中心的隐私保护数据聚合方案.首先，在不依赖可信权威中心的前提下，终端设备之间利用密钥交换算法生成共享秘钥并构建加密密钥，保证上报数据的隐私性；其次，根据Carmichael定理设计了一种容错机制，当终端设备故障或者网络连接出错时，控制中心仍然可以对已接收数据进行聚合统计；此外，采用批量验证的方式保证上报数据的完整性.最后，理论分析证明了本文方案的正确性和安全性.性能实验表明，相比于已有方案，所需的计算开销较低，而为了具备容错能力和提升数字签名的验证效率，增加了部分通信开销.
关键词(KeyWords)： 物联网;隐私保护;数据聚合;无可信权威中心;容错
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金海峡联合基金重点项目(U1905211);; 福建省自然科学基金资助项目(2018J01782)
作者(Authors): 刘海辉;陈建伟;黄川;
参考文献(References)：
- [1]张一凡，崔建国，张峰，等.物联网和云计算下的城市供水管网漏损控制系统设计[J].华侨大学学报(自然科学版),2019,40(1):34-40.
- [2]SUN Y,LIU J,YU K,et al.PMRSS:privacy-preserving medical record searching scheme for intelligent diagnosis in IoT healthcare[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics,2021,18(3):1981-1990.
- [3]CHRISTOU I T,KEFALAKIS N,SOLDATOS J K,et al.End-to-end industrial IoT platform for quality 4.0 applications[J].Computers in Industry,2022,137:103591.
- [4]杨业平，林德威，黄芳芳，等.基于区块链的物联网安全数据共享系统[J].福州大学学报(自然科学版),2021,49(6):739-746.
- [5]ISAAK J,HANNA M J.User data privacy:Facebook,Cambridge Analytica,and privacy protection[J].Computer,2018,51(8):56-59.
- [6]魏亮，田慧蓉.网络安全发展综述[J].信息通信技术与政策，2021,47(8):17-23.
- [7]GUAN Z,ZHANG Y,WU L,et al.APPA:an anonymous and privacy preserving data aggregation scheme for fog-enhanced IoT[J].Journal of Network and Computer Applications,2019,125:82-92.
- [8]MING Y,ZHANG X,SHEN X.Efficient privacy-preserving multi-dimensional data aggregation scheme in smart grid[J].IEEE Access,2019,7:32907-32921.
- [9]CHEN Y,MARTíNEZ-ORTEGA J F,CASTILLEJO P,et al.A homomorphic-based multiple data aggregation scheme for smart grid[J].IEEE Sensors Journal,2019,19(10):3921-3929.
- [10]GONG X,HUA Q S,QIAN L,et al.Communication-efficient and privacy-preserving data aggregation without trusted authority[C]//IEEE INFOCOM 2018-IEEE Conference on Computer Communications,IEEE,2018:1250-1258.
- [11]XUE K,ZHU B,YANG Q,et al.An efficient and robust data aggregation scheme without a trusted authority for smart grid[J].IEEE Internet of Things Journal,2019,7(3):1949-1959.
- [12]ZUO X,LI L,PENG H,et al.Privacy-preserving multidimensional data aggregation scheme without trusted authority in smart grid[J].IEEE Systems Journal,2020,15(1):395-406.
- [13]SHI Z,SUN R,LU R,et al.Diverse grouping-based aggregation protocol with error detection for smart grid communications[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(6):2856-2868.