[发明专利]一种基于隐私保护的群智感知网络真值发现方法

说明书

本发明提出了一种基于隐私保护的群智感知网络真值发现方法，属于物联网群智感知技术领域。通过在消息传输中使用经过改进的Paillier加密算法来保证消息的私密性，使用单向哈希链保证用户的身份认证，使用超线性序列保证输出的高效性。其中，身份认证过程能够适应真值发现环境中终端设备的认证需求，抵抗外部攻击者的攻击；安全真值发现过程能够得到真实的感知数据并满足整个系统的安全和隐私保护。与传统方法相比，本发明能够保护用户的数据和权重隐私，极大地减少终端设备的计算和带宽消耗，提升整个系统的效率和安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于隐私保护的群智感知网络真值发现方法，属于物联网群智感知技术领域。

背景技术

群智感知网络集通信技术、传感器技术等于一体，通过大量移动终端携带的各种智能终端终端(如智能手机、平板电脑、智能手表等)来感知、采集、传输、处理覆盖领域的各种环境数据和社会信息。随着这些智能终端的不断发展和普及，群智感知网络可广泛应用于环境感知、公共设施感知、社会感知等各个领域，受到工业界和学术界的高度关注。

然而，由于环境噪音、硬件质量、甚至恶意欺骗等原因，移动终端采集到的感知数据通常是不真实的。例如，在收集路面拥堵信息时，为了获得更好的出行体验，有些终端会提供错误的路况信息。这些错误信息会误导其他行人与车辆，甚至为他们带来生命危险。因此，在进行群智感知时，非常有必要对采集到的数据进行甄别，以获得真实的感知数据。为了解决这个问题，近年来，真值发现被广泛研究。虽然真值发现的实现算法多种多样，但其都遵循一个最根本的原则，即如果一个终端提供的数据越接近于真实数据，那么该终端就被赋予一个越高的权重；如果一个终端具有更高的权重，那么在计算真值时，其对真值的计算贡献比就越高。

真值发现技术可以精确地计算真实的感知数据，然而，现有的真值发现工作却很少考虑到终端的隐私保护。事实上，如果人们的隐私得不到保护，终端不会积极地参与各种感知任务。例如，收集药物的反馈信息可以帮助医院更好地提供医疗服务，但却有可能泄露终端的健康状况。再如，向公众收集答案，可以更有效地解决一些棘手的问题，但却有可能泄露参与终端的受教育水平。因此，设计一个高效安全的真值发现方法是十分必要的。

针对安全高效的真值发现方法，国内外都进行了广泛的研究。例如，Miao等人在2015年提出了一个基于云的真值发现隐私保护方案，其利用threshold Paillier加密算法对终端的感知数据进行加密，通过将密钥分配给t个终端完成解密操作。虽然该方案可以很好地保护终端的隐私，但却给移动终端终端带来巨大的计算开销。上海交通大学的Zhou等人在2015年提出了一个基于可穿戴无线通信终端的数据聚合方案。在该方案中，每个终端都被分配一个固定的密钥和随机数来对原始数据进行扰动。基于此方案，电子科技大学的Xu等人在2017年提出了一个高效安全的真值发现方案，每个终端都分配随机数来对原始数据进行加密，通过将随机数之和发送给云服务器来对原始数据和进行加密。然而，如果某些终端不能及时提交数据，他们的方案便不能正常工作。为了提高效率，Miao等人在2017年提出了一个基于不合谋云平台的轻量级真值发现算法。与Xu等人的方案类似，感知数据同样使用随机数进行加密。具体来说，扰动数据上传至云a，随机数上传至云b，通过a与b的合作来计算真值。然而上述方案的问题在于，云b可以用随机数将终端的感知数据还原出来。因此，现在仍然缺少一个安全、高效、可容错的真值发现方法。

发明内容

本发明的目的在于针对群智感知网络中感知数据的真实性以及终端终端的隐私保护，提出一种基于隐私保护的群智感知网络真值发现方法。其基本原理是，通过在消息传输中使用经过改进的Paillier加密算法来保证消息的私密性，使用单向哈希链保证终端的身份认证，使用超线性序列保证输出的高效性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于隐私保护的群智感知网络真值发现方法，包括以下步骤：