[发明专利]面向无线网络环境的科研数据隐私保护增强方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向无线网络环境的科研数据隐私保护增强方法及系统，所述方法包括：建立移动设备不同姿势和位移的变化模式，根据移动设备从无线网络信号发射源接收的无线网络信号的信号强度变化来检测设备状态变化的起始点，并对接收到的信号进行校准处理；将经过校准处理的数据序列量化为比特序列；根据比特序列计算密钥，通过移动设备之间相互交换加密消息来验证相互认证的一致性，生成独特且随机的对称密钥并建立完全连接。本发明通过测量无线网络信道的接收信号强度变化来量化移动设备的抖动模式并生成密钥，提高无线网络环境下科研数据的隐私保护性。

技术领域

本发明涉及无线网络无源感知和D2D通信技术领域，具体涉及一种基于无线网络环境的科研数据隐私保护增强方法及系统。

背景技术

在经由无线信道的设备对设备(device-to-device，D2D)通信中，移动设备之间的相互认证和建立自发的安全连接是设备和设备之间交换数据所必不可少的要求，并且随着D2D通信的发展，通过D2D方式进行科研数据的传输也成为一种趋势。用户需要彼此进行身份验证，并在设备之间建立自发的安全连接，即实现这些移动设备的相互认证和密钥生成，否则，攻击者可以通过在无线信道中发起窃听攻击来截取这些信息。当前主要的设备认证方案包括：1)基于密码或图案的设备认证方法，这类方法通过用户提前创建密码序列或图案实现有效的身份验证和安全的连接建立，然而密码或图案的使用是不方便的，需要用户频繁输入，这导致用户创建简单的模式，使得敏感信息容易被窃取，而且对于没有触摸屏的设备，用户无法输入密码或图案，这种方法容易受到网络攻击，因为它们在公共场合很容易被监视。2)基于嵌入式传感器触摸屏的设备认证方法，主要利用加速度计、触摸屏等传感器来捕捉震动过程中的用户行为，然而这些传感器的感知是粗粒度的，容易被攻击者模拟。这些问题迫切需要一种有效的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种面向无线网络环境的科研数据隐私保护增强方法及系统，解决现有技术中移动设备之间的认证和攻击者对无线信道发起窃听攻击来截取信息的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种面向无线网络环境的科研数据隐私保护增强方法，包括以下步骤：

S1、建立移动设备不同姿势和位移的变化模式，根据移动设备从无线网络信号发射源接收的无线网络信号的信号强度变化来检测设备状态变化的起始点，并对接收到的信号进行校准处理；

S2、将经过校准处理的数据序列量化为比特序列；

S3、利用哈希编码方式，根据每台移动设备的比特序列计算密钥，并在移动设备之间相互交换加密消息来验证相互认证的一致性，生成独特且随机的对称密钥并建立完全连接。

于本发明第一方面的一些实施例中，所述步骤S1包括：通过执行摇晃或翻转移动设备的行为对移动设备建立不同的姿势和位移的变化模式；以移动设备接收的无线网络信号的接收信号强度RSSI作为对无线信道变化的反馈，对RSSI序列进行数值异常检测，检测到移动设备发生震动事件的RSSI特征值，作为设备姿态或位置变化的起始点，并对多台移动设备的起始点和轨迹进行同步；对数据序列进行插值处理，平滑RSSI序列的轨迹；采用无限脉冲响应滤波器对不同频段的RSSI序列进行滤波处理。

于本发明第一方面的一些实施例中，所述对多台移动设备的起始点和轨迹进行同步包括：沿着原始RSSI数据序列进行滑动窗口，滑动窗口大小的计算方式为：f_sp/f_sk，其中f_sp为采集样本数据的采样频率，f_sk为摇晃或翻转移动设备的晃动频率，并计算每个滑动窗口的数据序列的平均值v_i；当v_it_i时，t_i为设置的阈值，将窗口的起始点设为P，停止滑动窗口。