[发明专利]基于TMWSNs的时空Top-k查询数据完整性保护方法及装置

权利要求书

1.一种基于TMWSNs的时空Top-k查询数据完整性保护方法，其特征在于，包括：

TMWSNs模型中，对传感器节点停留的位置及位置编号进行加密：

在当前时间区间T_t结束时，1≤t≤x，传感器节点S_i首先将其在T_t内所有停留过的位置进行编号，然后利用S_i与Sink节点在T_t内共享的对称密钥k_i,t对这些位置以及位置编号执行绑定加密操作，1≤i≤N，令E_ki,t{*}表示利用对称密钥k_i,t进行的加密操作，则上述操作将得到如下结果：

对传感器节点在每个位置停留时所产生的数据项分别进行排序，包括：

对传感器节点在每个位置停留时所产生的数据项通过权重评估函数计算该位置每个数据项的权重；依据权重对该位置的数据项进行排序；

结合已排序的数据项对传感器节点停留的每个位置分别生成加密数据：

S_i对其在每个停留位置产生的数据项按照公共权重评估函数计算每个数据项对应的权重，并利用共享密钥加密技术为S_i在T_t内停留过的每个位置生成DVI，DVI为加密数据，对于S_i在T_t内的任一停留位置L_i,j，1≤j≤λ_i，其对应的DVI分情况讨论如下：

如果μ_i,j＝0，则有

如果μ_i,j0，则有

其中，数据项{D¹_Li,j,D²_Li,j,D³_Li,j,…,D^μi,j-1_Li,j,D^μi,j_Li,j}为S_i在L_i,j上产生的μ_i,j个数据项，且已按对应权重由大到小进行了排列，即如果bc，有权重d^c_Li,jd^b_Li,j；

将传感器节点的数据报告发送给数据存储节点，其中，数据报告包括该传感器节点的所有停留位置及每个停留位置的加密数据：

S_i向其所在单元内的数据存储节点H发送的数据报告内容可表示为：

Sink节点向数据存储节点发送目标查询区域的Top-k查询请求；数据存储节点将传感器节点在目标查询区域所产生数据项进行排序；数据存储节点将该目标查询区域的数据项按一定顺序返回至Sink节点：

令NR^Si表示H经过查询处理后向Sink返回的由传感器节点S_i产生的数据信息，m_i表示S_i在时间T_t、SR内停留过的位置个数，0≤m_i≤λ_i，则NR^Si的内容讨论如下：

如果m_i＝0，则S_i需要通过H向Sink发送S_i在T_i内的所有停留位置信息，有：

如果m_i0，令{z₁,z₂,z₃,…,z_mi}表示S_i在时间区间T_t、在区域SR内停留过的m_i个位置序号，有：

其中，DVI_i,zj表示S_i在T_t内、在L_i,zj上产生的Top-k数据项及相关验证信息，1≤j≤m_i；令μ_i,zj表示S_i在T_t内、在L_i,zj上产生的感知数据项的总个数，γ_i,zj表示S_i在T_t内、在L_i,zj上产生的Top-k数据项的个数，则DVI_i,zj的具体内容分情况讨论如下：

如果μ_i,zj＝0，有：

如果μ_i,zj≠0，γ_i,zj＝0，则DVI_i,zj仅包含S_i在T_t内、在L_i,zj上产生的所有数据项的最大权重与节点的停留点序号的绑定信息，即：

如果0γ_i,zjμ_i,zj，则DVI_i,zj除包含上式中的内容外，还应包含γ_i,zj个Top-k数据项以及相关的数据关联关系，因此有：

如果0γ_i,zj，且γ_i,zj＝μ_i,zj，则DVI_i,zj应包含S_i在T_t内、在L_i,zj上产生的所有数据项及相关数据关联关系，即：

针对查询请求Q_t，数据存储节点向Sink节点返回的最终查询结果R_t可表示为：

Sink节点对返回的Top-k查询结果进行完整性验证。