[发明专利]基于分簇的数据切片混合隐私保护方法

摘要

本发明公开了一种基于分簇的数据切片混合隐私保护方法，该方法包括：(1)将网络中的节点进行分簇，每个簇内包含有一个簇头节点和多个普通节点；(2)簇头节点依据余弦定理给簇内普通节点进行两两配对，并为配对的节点对分配通话密钥；(3)簇内普通节点将自身采集数据切片为多份，并将其中一份切片利用通话密钥加密后传输给配对节点；(4)簇内普通节点将配对节点发送来的数据切片解密后，与自身剩余的数据切片进行混合后，连同根据原始采集数据计算出的同态哈希验证码，构成混合数据上传到簇头节点；(5)簇头节点对簇内普通节点发送的混合数据进行融合，并通过同态哈希验证码检验融合后的数据的完整性。本发明能够应对内部攻击和外部攻击。

主权项

1.一种基于分簇的数据切片混合隐私保护方法，其特征在于该方法包括：(1)将网络中的节点进行分簇，其中，每个簇内包含有一个簇头节点和多个普通节点；(2)簇头节点依据余弦定理将簇内普通节点两两配对，并为配对的节点对分配通话密钥；(3)簇内普通节点将自身采集数据切片为多份，并将其中一份数据切片利用通话密钥加密后传输至配对节点；(4)簇内普通节点将配对节点发送的数据切片进行解密，与自身剩余的数据切片进行混合后，连同根据原始采集数据计算出的同态哈希验证码，构成混合数据上传到簇头节点；(5)簇头节点对簇内普通节点发送的混合数据进行融合，并通过同态哈希验证码检验融合后的数据的完整性；其中，步骤(2)具体包括：(21)簇头节点使用单向函数F1和F2生成密钥链{I1,0k1,0,I1,1k1,1,···I1,nk1,n}和{I2,0k2,0,I2,1k2,1,···I2,nk2,n}；其中，k1,l+1＝F1(k1,l)，k2,l+1＝F2(k2,l)，l＝0,...,n，k1,0和k2,0是簇头节点预置数值，k1,l表示第一条密钥链中的密钥，I1,l表示密钥k1,l在第一条密钥链中的ID号，k2,l表示第二条密钥链中的密钥，I2,l表示密钥k2,l在第二条密钥链中的ID号；(22)簇头节点根据接收到的JOIN消息中的预置随机数和第一条密钥链，计算得到发送该JOIN消息的普通节点的初始密钥；其中，节点i的初始密钥为l1和l2为节点i发送的JOIN消息中的预置随机数，为异或运算；k_1,l1为第一条密钥链中ID号为I_1,l1的密钥，k_1,l2为第二条密钥链中ID号为I_2,l2的密钥；(23)簇头节点根据余弦定理依次计算出所有簇内节点与基准线的夹角，并按照从小到大的顺序依次排列；其中，基准节点为JOIN消息第一个到达簇头节点的普通节点，基准线为簇头节点与基准节点的连线；(24)簇头节点从基准节点开始依次选择夹角相邻的普通节点进行两两配对；(25)根据配对节点的ID号、簇头节点生成的随机数和两条密钥链，产生当前配对节点的通讯密钥；其中，配对节点i与j的通讯密钥N1和N2为簇头节点生成的随机数，k_1,|N1‑i|为第一条密钥链中ID号为I_1,|N1‑i|的密钥，k_2,|N2‑j|为第二条密钥链中ID号为I_2,|N2‑j|的密钥，i与j为配对节点的ID号；(26)采用各普通节点的初始密钥对通讯密钥进行加密，生成PAIR消息发送给配对节点；其中，pair表示消息类型，表示采用初始密钥K_init对通讯密钥K_ij和配对节点号j进行加密。