摘 要： 针对两层无线传感器网络中范围查询所要求的低能耗和高隐私保护，提出了一种具有隐私和完整性保护的安全范围查询协议：SPQ。SPQ是由数据加密、前缀成员验证、概率邻居验证、查询传输过程分离等技术组成，能够在保证不泄露隐私的情况下完成范围查询。分析和仿真结果表明，相对于其他安全协议，SPQ在保证范围查询安全性的同时具有更低能耗。

关键词： 无线传感器网络； 范围查询； 能耗； 隐私保护

中图分类号： TN915.08?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）11?0080?05

Abstract： For low power consumption and high privacy protection required for range query in two?tiered wireless sensor networks， a secure range query protocol with privacy and integrity protection called SPQ （Secure probabilistic range query） is proposed. SPQ consists of data encryption， prefix membership verification， probabilistic neighborhoods verification， and separation technology of query and transmission process. It can ensure the achievement of range query without privacy reveal. Analyses and simulation results show that SPQ has the lower power consumption relative to other security protocols under the precondition to guarantee the security of range query.

Keywords： wireless sensor network； range query； power consumption； privacy protection

0 引 言

随着无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）的不断应用发展，在其上的数据查询任务越来越多，数据查询过程中的安全要求也愈发显得重要起来。WSNs数据查询可以快速将WSNs收集到的部分有效数据或特定数据聚集到Sink（汇聚节点），再由Sink对查询结果进行分析计算以便控制WSNs或做出其他决策。WSNs数据查询主要分为两大类，一是简单查询，对WSNs收集数据进行较简单的查询操作， 目前的研究热点主要是范围查询、Top?k查询、skyline查询和基于类型查询，这类查询简单且通用性强，可适用于不同WSNs具有较好的研究价值；二是复杂查询，查询过程复杂，需要专门的查询策略，通用性不强，一般针对特定WSNs。WSNs范围查询就是查询给定区间范围的数据查询。该查询简单实用，应用范围广，而且对其研究也会对其他简单查询有指导意义。

本文提出了一种基于WSNs的安全数据查询协议SPQ（Secure probabilistic range query），通过前缀成员验证技术[1?2]保证查询隐私性，利用概率邻居验证技术[3]进行查询结果完整性验证；……