JP2010524413A - ネットワーク内でデータを集計する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Ek1(v1)+Ek2(v2)=Ek1+k2(v1+v2)
Ek1(v1)+・・・+Ekn(vn)=Ek1+・・・+kn(v1+・・・+vn)
を復号しようとするシンクノードは、値k1+・・・+kn、すなわちマスター鍵Kを知ればよい。これに対して、個別鍵kiは復号に不要である。上記の方法は大規模センサネットワークを目標としているので、数千個の(ID,鍵)のペアを記憶することになれば重大な問題となり得るが、それが不要となる。鍵配布プロセスを開始するシンクノード等のノードは、K=k1+・・・+knであるマスター鍵Kのみを知ればよい。他方、集計ノードは、従来のホップバイホップ暗号化を用いる場合に必要とされるような、後続ノードから到着するデータに対する復号演算を、実行する必要がない。すでに指摘したように、集計ノードでのセキュリティに不足はないので、これによりシステム全体のセキュリティが向上する。
EΣki(Σvi)+EΣkj(ctr*R)
を、値ctrとともに受信する。ただし、ctrは、集計に含まれるダミー値Rの個数を表す第1のカウンタである。シンクノードSはさらにKを知っているので、すべての報告された測定値の和を容易に導出することができる。無応答センサノードについては、シンクノードSは、集計プロセスの終了時に、何個のダミー値が平文に含まれるかのみを知ればよく、具体的にどのノードが応答したかを知る必要はない。カウンタctrは、無応答ノードの個数に応じてインクリメントされ、暗号化された測定値とともに送信されてもよい。
と定義される。
Claims (19)
- ネットワーク内、特に無線センサネットワーク内でデータを集計する方法において、
前記ネットワーク(1)は、データを測定する複数のセンサノード(Ni)と、該センサノード(Ni)によって測定されたデータが集計される少なくとも1つのシンクノード(S)とを有し、
各センサノード(Ni)は、測定したデータを鍵kiで暗号化し、その結果を前記シンクノード(S)へ転送し、
前記ネットワーク(1)内での鍵配布の際に、マスター鍵Kが選択され、該マスター鍵Kは、前記センサノード(Ni)が測定データを暗号化するために使用する個別鍵kiへと前記ネットワーク(1)によって自律的に分解され、すべての個別鍵kiの和は前記マスター鍵Kに等しいことを特徴とする、ネットワーク内でデータを集計する方法。 - 前記マスター鍵Kが前記シンクノード(S)によって選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記マスター鍵Kが前記シンクノード(S)のみに記憶されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記ネットワーク(1)内のデータフローが収束キャストトラフィック構造を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記センサノード(Ni)は、前記シンクノード(S)を例外として、それぞれ1個の先行ノード(FNi)を有し、前記センサノード(Ni)は、場合により、それぞれ1個または複数の後続ノード(CNi)を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- 各センサノード(Ni)に前記ネットワーク内でのその相対位置を通知する手段、が提供されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
- 各センサノード(Ni)は、鍵配布プロセスにおいて、先行ノード(FNi)から前記マスター鍵Kのある小計Kiを受信すると、その値Kiをn個の小計K′iに分解することを特徴とする請求項5または6に記載の方法。
- 各センサノード(Ni)は、直接の後続ノードの個数に従って、小計K′iの個数nを設定することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記センサノード(Ni)の少なくとも一部は、後続ノード(CAi)の測定データを集計することによって集計ノード(Ai)として機能することを特徴とする請求項5ないし8のいずれか1項に記載の方法。
- 集計ノード(Ai)が、後続ノード(CAi)によって該集計ノード(Ai)に転送されてきた暗号化データに対して、および、自己の測定し暗号化したデータに対して、集計関数を実行した後、その結果を前記シンクノード(S)へ転送することを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記集計関数が、加算、減算、乗算または逆乗算であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 暗号化に用いられるアルゴリズムが、暗号化に用いる鍵kiと、暗号化されるべき値viとの両方に関して準同型であることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記準同型アルゴリズムが、決定論的または確率論的なプライバシー準同型であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記シンクノード(S)が、ネットワーク全体でダミーな値として乱数値Rを選択し、各センサノード(Ni)が、該乱数値Rを後続ノード(CNi)の鍵kiで暗号化し代替値Eki(R)として記憶することを特徴とする請求項5ないし13のいずれか1項に記載の方法。
- 各集計ノード(Ai)が、集計関数を適用する際に、該集計ノード(Ai)へ測定値を転送することによるデータ集計プロセスへの寄与のない後続ノード(CAi)の測定値として、代替値Eki(R)を使用することを特徴とする請求項10ないし14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記鍵配布がセキュアな環境で実行されることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の方法。
- 各センサノード(Ni)の鍵kiが、鍵更新段階の間にときどき更新されることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1項に記載の方法。
- 鍵更新が、毎回の集計段階の後に実行されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記センサノード(Ni)の役割がときどき変更されることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1項に記載の方法。
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