無線傳感網(wǎng)中安全和可靠的數(shù)據(jù)收集算法.pdf

1、無線傳感網(wǎng)(WSN)作為當前通過網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)的主要方式，具有高效、節(jié)約等特點，逐漸成為研究和應用的熱點。但是由于受到傳感節(jié)點的硬件條件，網(wǎng)絡(luò)資源等客觀條件的限制，WSN在收集數(shù)據(jù)的過程中通常會受到各種因素的干擾，從而有可能會影響數(shù)據(jù)的安全性和準確性?，F(xiàn)有研究表明，在WSN中存在大量針對數(shù)據(jù)發(fā)起的各種攻擊，主要對數(shù)據(jù)進行竊取或者破壞。因此考慮到數(shù)據(jù)的安全性，需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，但是加密計算會增加節(jié)點的計算開銷，降低網(wǎng)絡(luò)通信的效率，而

2、基于壓縮傳感的數(shù)據(jù)收集方式可以降低網(wǎng)絡(luò)通信的開銷，從而適合用于數(shù)據(jù)加密的傳輸方式。與此同時，由于原始傳感數(shù)據(jù)通常會有明顯的丟失和異常，收集到的數(shù)據(jù)是否完整和準確也越來越受到關(guān)注，而現(xiàn)在的研究主要考慮的是在沒有數(shù)據(jù)異常的情況下對隨機丟失數(shù)據(jù)的修復，而且也沒有研究如何處理連續(xù)丟失的數(shù)據(jù)。因此，本文圍繞這兩大問題，展開深入研究，本文的主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　1.針對WSN中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詥栴}，基于壓縮數(shù)據(jù)收集和同態(tài)加密函數(shù)設(shè)計了一

3、種保護數(shù)據(jù)隱私的數(shù)據(jù)傳輸方案。該方案在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用壓縮數(shù)據(jù)收集方法，并且使用同態(tài)加密函數(shù)在壓縮編碼后的傳感數(shù)據(jù)上進行加密，該方案能夠提供兩種重要的隱私保護，流量的不可追蹤性和消息的機密性，有效地防止了流量分析攻擊。最后的實驗仿真和安全性分析表明，該方案不僅能保護數(shù)據(jù)的安全性和機密性，還能降低計算和通信開銷，高效地進行數(shù)據(jù)傳輸。
　　2.針對WSN中收集到的數(shù)據(jù)可能存在連續(xù)的丟失和異常問題，本文提出一種基于矩陣填充的方法來重建

4、連續(xù)丟失和異常的數(shù)據(jù)。通過分析來自中國株洲市196個傳感節(jié)點的大量氣象數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，氣象數(shù)據(jù)具有低秩性，時間穩(wěn)定性和空間相關(guān)性。而且，通過對真實氣象數(shù)據(jù)的仿真發(fā)現(xiàn)，在使用傳統(tǒng)的矩陣填充對數(shù)據(jù)進行填充時，連續(xù)丟失和異常數(shù)據(jù)不僅會嚴重影響丟失數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)的恢復，甚至會污染正常數(shù)據(jù)的恢復?；谶@種現(xiàn)象，本文提出了一個新的基于主成分分析(PCA)的方案來有效地檢測異常數(shù)據(jù)的存在，而且進一步提出了基于矩陣填充的兩階段數(shù)據(jù)恢復方案，也就是兩階段矩陣填