基于零知识证明的物联网单向增强验证模型

面向物联网的大量端对端相互访问、综合性密码保护、多因素验证保护等需求,提出了基于零知识证明的单向增强验证模型。该模型由单向一次性计算类型任务组成,融合五种共识验证技术形成多因素的链式共识验证方法,通过区块链架构分布式共识机制,实现多因素的一次性难题任务链式增强处理,以及高性能的本地并发验证,支撑端到本地中心授权、点对点离线认证等应用。同时,通过动态设置令牌中零知识证据的种类,实现了弹性的访问控制和隐私保护。实验结果表明,该模型实现了动态难度策略的简明点对点验证,展示出毫秒级高性能和灵活性,并提升了物联网认证方法的安全性。     

一种基于LSTM-Blacklist的动态信任度证明机制

针对区块链网络中共识节点的恶意行为导致的区块链系统安全问题,提出一种基于LSTM(long short-term memory)-Blacklist的动态信任度证明机制(PoDT-LSTMB)。该动态信任度证明机制通过前向注意力机制的两层LSTM神经网络学习并分析参与共识节点的行为数据,预测节点行为倾向。以节点信任度为基础构建黑名单,剔除低于信任度阈值的节点,提高全网节点的总体可信性。以正常区块上链率以及节点信任度的变化为主要评估指标,与信任度证明PoT(Proof of Trust)机制以及不带黑名单的PoDT-LSTM机制进行了对比实验。实验结果表明,基于前向注意力机制的两层LSTM神经网络结构准确率可达0.915 1,本文提出的PoDT-LSTMB机制比PoT机制的正常区块上链率提高30%～33%。     

无冗余可变难度值平行区块链协议

为解决传统区块链协议的可扩展性差问题,提出一种结构化且安全高效的区块链协议。将单一链扩展为多条平行链来提高区块链吞吐量,并设计交易验证模式解决交易冗余问题。提出可变难度值的出块机制,提高协议适用性并保证其平稳运行。通过设计适用于平行链的区块序列化机制,优化区块确认延迟。分析区块链关键性质和潜在安全威胁以保证安全性。实验评估结果表明,本文协议可有效改善区块链的吞吐量、确认延迟等性能,可以解决区块链可扩展性问题。     

电力物联网设备持续高效批量可信认证

随着电力物联网的设备种类越来越多,运行环境也越来越复杂,为确保设备的安全可信运行,本文考虑到电力物联网云边端协同的架构,提出了一种设备持续高效批量可信认证机制.该机制采用一棵非平衡哈希树存储设备度量信息,用一个多链和哈希表结构快速寻找树达到存储上限时的待替换节点.该机制存储了设备的多版本度量信息,可以对设备进行持续性的...     

两层无线传感器网络多维数据隐私保护范围查询协议

针对现有两层无线传感器网络隐私保护范围查询协议存在数据安全低、感知节点通信能耗较高,且较少针对多维数据的问题,提出了一种基于交叉0-1编码和质数融合的两层无线传感器网络隐私保护范围查询协议。在数据提交阶段,感知节点采集多维数据并根据属性维度分组,采用交叉0-1编码、质数融合等方法优化比较因子的计算方式,用AES算法构建加密约束链,提高数据安全性,降低计算和通信能耗。在查询处理阶段,Sink节点对查询范围值采用交叉0-1编码和质数融合操作产生比较因子,将查询单元格与比较因子作为查询指令送至存储节点;存储节点根据交叉0-1编码比较规则将采集数据与查询范围值的比较因子比较,完成多维数据范围查询,结果发送给Sink节点。在结果验证阶段,Sink节点根据多维加密约束链中的采集周期时间和特性,验证查询结果的真实性完整性。在实验部分,采用Cortex-M4和Cortex-A9内核开发板实现协议内容,验证了数据提交、隐私数据查询、隐私数据查询结果真实性和完整性验证等功能。通过对本文协议与CSRQ(communication-efficient secure range queries)协议在感知节点通...     

基于协同机理的异构无线网络协议模型

通过对多无线接入网融合方案进行分析和比较,提出了一种基于中继的协同组网技术和网络协议模型.通过在中继节点处的MAC层上增加通用协同适配层以实现异构网络下的数据转换和协同传输,同时在基站和中继处分别引入协同无线资源管理实体支持多中继协同组成中继子网以及不同接入网间的传输容量和质量的协商,以实现数据的无缝中继传输.实验表明,该中继协同组网技术能够有效地支持多无线接入网的融合,实现在异构网络环境下为用户提供高速传输业务和多无线接入网资源的协同使用.     

基于区块链的经验知识生产系统

针对基于区块链的用户生成内容(user-generated content,UGC)系统面临的恶意刷赞、通证总量与所生产内容的数量及质量不匹配、用户数据隐私泄露、系统使用成本较高和易用性等问题,提出了一种基于区块链的经验知识生产系统,包括适用于去中心化应用(decentralized application,DApp)的区块链架构、基于时间证明的通证产生与分发机制、通证循环机制和用户隐私保护机制。基于该系统,设计了一个用于健康养生领域的经验知识生产平台。     

一种云格环境下可计算资源与服务高效调配机制

为实现海量大数据的高效访问与处理,在资源与服务发现的基础上,探讨了一种云格环境下使用网络距离预测的方法来完成计算资源服务节点的选择机制.并从提高系统性能的角度,针对用户偏好,提出了一种可计算资源与服务的高效调配模型,来实现密集型数据的高性能计算;最后实验验证了本调配模型具有的可行性与针对性.     

一种面向移动终端地理场景点云在线可视化的集成型索引

针对现有点云索引研究方法欠考虑移动终端性能特点这一问题,提出了一种适用于移动端点云场景在线可视化的集成型空间索引。该索引首先利用考虑了移动终端网络带宽与计算渲染性能特点的改进型KD-tree实现点云数据的均衡划分与编码,在此基础上构建点云数据的LOD模型,并使用改进型八叉树管理其组织,最后通过改进型KD-tree的编码联结改进型八叉树形成〈1 一级树 ： 1二级树〉的优化型索引结构。该索引可支持移动端实现基于LOD的点云场景渲染策略,支持从数据块层面判断点云数据的空间关系,也支持数据的多线程查询。实验与分析表明：相比传统点云索引,该索引具有稳定的构建效率与优秀的空间查询性能,可为移动应用提供可靠的数据支持,能满足移动端点云在线可视化应用需求。     

基于P2P移动终端的多源空间数据访问策略

分析当前地理信息系统在多服务器协同与空间数据共享和互操作之间的问题,引入基于对等网络(P2P)的节点调度与路由查询技术,通过建立和发布web服务,采用基于多源数据统一访问策略,实现移动网络的终端管理、会话管理、空间数据管理等功能,并根据服务质量对节点进行分组分级管理,从而发挥P2P在空间数据管理和查询上的高效性.实验表明,利用P2P技术能有效提高移动终端在大规模海量地形数据更新过程中对多源数据库的访问效率.     

大规模流程模型库的高效检索算法

为了实现对大规模流程模型库的高效检索,本文提出一种基于两级索引(节点索引和边索引)的流程模型库检索(简称流程检索)算法.该算法通过节点索引过滤大规模流程模型库,得到候选模型集,由动态构建的边索引对候选模型集进行第二次过滤,应用子图同构算法对两次过滤后的候选模型进行验证.为进一步加速流程检索过程,将该算法与并行计算模式相结合,提出一种检索效率更高的多路并行检索算法.实验结果表明,本文提出的算法可以显著提高大规模流程模型库的检索效率.     

面向物联网的基于上下文和权能的访问控制架构

针对物联网(Internet of Things,IoT)的安全和隐私问题,以及传统的访问控制方法不适应于IoT环境的现状,提出了一种分布式的基于上下文和权能的访问控制架构.该架构的授权决策过程由嵌入到设备中的授权决策模块PDP来实现,以达到分布式的授权目标;特别是权能令牌的特殊构造,不仅可方便实现基于设备上下文的访问控制,而且利用椭圆曲线密码体制来实现端到端的认证、完整性和不可抵赖性;消息传输机制采用更适合于物联网的受限应用协议CoAP(Constrained Application Protocol).实验结果表明,该架构是可行的.     

基于深度强化学习的无人机矿井自主巡航研究

针对目前矿井传感器所收集数据的传输效率差、实时性低、丢包率高等问题,提出了一种基于深度强化学习的无人机矿井自主巡航解决方法,以有效收集物联网节点数据。该方法以无人机作为传输中介,根据矿井物联网节点数据生成周期性的不同差值,利用强化学习TD3(Twin Delayed Deep Deterministic policy gradient algorithm)算法实现无人机最优路径规划。同时算法考虑并设计了符合矿井实际场景的环境、奖励值、状态信息等。提出了一种预测等待的方法,预测待采集数据产生时间并确定目标节点,无人机在信号覆盖范围内前往目标节点提前等待,以实时获取矿井传感器的生成数据。实验结果表明,无人机能够自主决策实现最优路径规划,并收集节点数据;在训练回合为700时,奖励值达到峰值,算法达到收敛并具备优异的表现。     

云环境下去中心化跨域身份认证方案

为解决传统公钥基础设施(public key infrastructure,PKI)体系下跨域认证困难的问题,提出一种云环境下去中心化跨域身份认证方案.该方案基于星际文件系统和区块链技术,构造了一种去中心化的跨域身份认证模型.一方面通过设计高效的存储模式和存储控制分离方式,实现海量身份数据下的快速响应;另一方面通过设计...     

基于优化Paillier算法的两层无线传感器网络范围查询计算方法

针对现有两层无线传感器网络范围查询中数据计算效率较低以及感知节点能耗消耗较高的问题,提出一种基于优化Paillier算法的两层无线传感器网络范围查询计算方法。首先,利用具有可验证性的优化Paillier方法加密感知数据,在保证数据安全隐私的前提下实现密文下的数据运算,将计算平台从查询节点转移到存储节点,提高数据运算效率。其次,提出一种基于最左0-1编码和HMAC数据摘要算法的低功耗数值比较方法,在保证数据稳定性的前提下,降低感知节点能耗。最后,给出该方法的具体设计与实现,并利用树莓派和温湿度、光照强度传感器构建感知节点,利用英伟达TX2边缘计算平台构建存储节点,以此构建实验平台,将范围查询计算方法在该平台进行移植与实现。与现有方法在感知节点能耗、数据计算效率方面进行对比分析,结果表明,本文方法能够在降低感知节点能耗的基础上提高数据计算效率。     

多答案保护秘密共享协议

针对目前基于口令解决区块链私钥丢失问题的方案中面临的口令遗忘和泄露的问题,提出一种基于密保问题的多答案保护秘密共享方案（multi-answer protected secret sharing,MAPSS）。该方案允许用户将一个秘密共享给多个服务器,并令所有服务器存储多个密保问题,之后用户仅需向部分（阈值）服务器提供部分（阈值）密保问题的答案就能重构该秘密。该方案不仅可以用于区块链私钥找回,还支持抗遗忘和泄露的找回策略;该方案无需公钥基础设施且高效。在随机预言机模型下证明了该方案的安全性基于Threshold Parallel One-More Diffie-Hellman (TP-OMDH)假设,实现了该方案的系统原型,验证了该方案的实用性。     

基于可编程器件的Rijndael加密算法优化实现

本文针对无线传感器网络传感器节点处理能力弱、携带能量低的特点,提出基于Rijndael算法优化的数据加密技术.通过对Rijndael加密算法的数据存储、列混合以及轮变换等特点的分析,提出对于加密算法的优化建议,采用可编程逻辑器件对优化后的加密算法进行设计和实现,并进行加密验证,同时对优化后加密算法的数据处理速率、算法功耗、逻辑资源占用情况进行评估.由实验结果可知,优化后的Rijndael加密算法相比优化之前有很大的突破,能够适用于无线传感器网络的数据加密.     

基于似然估计补偿机制的移动无线传感网数据控制同步传输算法

为解决当前移动无线传感网数据控制传输中存在的链路抖动难以控制、同步误差较大以及网络拓扑结构不稳定等问题,提出了一种基于似然估计补偿机制的移动无线传感网数据控制同步传输算法(Data Transmission Synchronization algorithm In Mobile Wireless Sensor Networks based on Likelihood Estimation Compensation Mechanism,DTS-LECM算法).首先,通过移动无线传感网MAC层的标记可移动特性,设计了基于分层区域节点-子节点的数据传输结构,联合广播机制,实现了区域节点的初始化,有效降低了数据控制同步误差,提高区域节点-子节点结构的生存质量;随后,基于数据分组双向交互方式,构建似然估计补偿机制,以实现区域节点控制信息同步,有效促进区域节点之间数据控制同步传输过程中链路的稳定性,且能够对频率偏移、相位偏移的精确计算,显著提高传输过程中的数据稳定性;最后,再次利用数据分组双向交互方式对区域子节点的信息进行精确同步,取得了较好的数据同步效果,且具有数据抖动发生频率低的效果.仿真实验表明,与当前常见的时间同步控制算法(Time Synchronization Control Algorithm,TSC算法)、相位同步控制算法(Phase Synchronization Control Algorithm,PSC算法)和信息片层次分组控制同步算法(Synchronization algorithm for Hierarchical Packet Control of Slices,HPCS-S算法)相比,DTS-LECM算法具有更高的控制精度与更低的分组丢包率,且链路抖动频率分布更加集中.所提算法具有较高的数据传输性能,可运用于公安系统的信号定位,以及抗洪抢险等领域,具有一定的实际应用价值.     

基于Map/Reduce的索引数据云存储模型研究

针对目前搜索引擎引擎系统存在的数据量庞大、访问用户高并发性和搜索延迟性的特点,提出了基于云存储的文档索引分类存储模型,并在索引数据分类存储算法实现过程中,采用基于Map/Reduce编程模型的二次索引词权重计算,以降低分类过程中的模糊粒度.通过实验验证基于该存储模型的算法不仅可以提高海量数据索引库的数据处理效率,而且在一定程度上降低了检索系统查询延迟,提高了搜索效率.     

基于可信计算的车联网云安全模型

基于可信计算的思想,提出基于可信计算的车联网云计算安全模型的架构;针对车载通信设备提出了身份认证和信任度评估的框架,并在该框架基础上给出了密钥管理结构和移动节点认证过程;在车联网云平台的各个虚拟机上构建起基于TPCM(trusted platform control module)的信任链,以此为基础为车联网云提供一个安全的运行环境.