无线传感器网络在监视和观测过程中,经常会产生大量的冗余数据。为了减少传输冗余数据,采用高效的数据聚合技术对这些冗余数据进行处理是必不可少的。由于无线传感器网络在日常生活中的广泛应用,数据聚合技术往往涉及处理用户的敏感数据。为了保护用户的敏感数据,安全数据聚合方案成为无线传感器网络研究的重点问题。无线传感器网络的拓扑结构和节点的能量约束使得提供节能高效的安全数据聚合方案是个具有挑战性的问题。已有的安全数据聚合方案面临的一个主要问题是在确保敏感数据安全性的同时,带来了大量额外的通信开销,节点的高能耗问题也随之产生。针对安全数据聚合方案中通信开销大和节点能耗高的问题,本文提出了一种基于叶子节点数据切片的安全数据聚合方案SDAS-LNDS(Secure Data Aggregation Scheme based on Leaf Node Data Slicing),主要研究工作包括:(1)为了降低远距离簇成员向簇头传输数据的能量消耗,本文提出一种基于距离分层的聚合树构造方案ATCS-DL(Aggregation Tree Construction Scheme based on Distance Level)。ATCS-DL根据离根节点的距离将节点分层,节点只需要将感知数据传输到父节点,缩短了节点通信距离。仿真实验表明,本方案降低了节点能耗,增加了节点存活时间,相应的延长网络生存周期。(2)在构造完成的聚合树基础上,本文提出一种新的秘钥分配方案。考虑到无线传感器网络受计算资源和能量约束,本方案采用传统的对称密码算法,以降低节点能耗。该方案中加密秘钥由基站广播的会话秘钥与节点私有秘钥异或生成。基站周期性的更新会话秘钥,会话秘钥更新导致加密秘钥更新,避免了重播旧消息。这样既保证了数据安全性,又提高了数据新鲜度。(3)提出一种基于叶子节点数据切片的安全数据聚合方案。在聚合树中只有叶子节点进行数据切片,非叶子节点不参与切片,数据片只在兄弟节点间互相传输。数据切片完成后,将数据片用同态加密算法聚合,聚合结果附加聚合节点ID号沿聚合树发送到基站。基站收到聚合结果,根据附加的ID号检索解密秘钥,解密聚合结果,得到感知数据。数据切片将同一节点感知数据分散到多个节点提高了数据安全性。同时,方案中采用的同态加密算法可以直接运算密文,实现了端到端的机密性。分析和仿真实验表明,本方案除了提供数据安全外,还实现了更少的通信开销和更高的能量效率,延长了网络生存周期。本文最后做了总结和展望,为以后的研究工作提出了建议。