基于數(shù)字水印的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)完整性保護研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network)是一種自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，在軍事、醫(yī)療和公共安全等重要領域已被公認為具有廣闊的應用前景。傳感器節(jié)點被部署在戰(zhàn)場等監(jiān)測區(qū)域，實時地采集監(jiān)控數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的準確和安全與否將直接左右決策者的判斷。然而，目前的無線傳感器網(wǎng)絡，由于其固有的資源和計算能力等限制，一些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護技術不能直接應用到其中，網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)面臨著被偽造和篡改等多種威脅。因此保證傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的完整性成為當前十分迫

2、切的需求。
　　 本文依據(jù)實驗室承擔的國家973項目——“無線傳感網(wǎng)絡的基礎理論及關鍵技術研究”的部分內容，研究無線傳感器網(wǎng)絡中的安全問題，主要著手于應用數(shù)字水印技術來解決無線傳感器網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)完整性保護問題。主要貢獻有：
　　 1)提出了基于關聯(lián)數(shù)字水印技術的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)完整性保護方案。數(shù)據(jù)源節(jié)點感知的數(shù)據(jù)依據(jù)緩沖區(qū)的大小被劃分為許多固定大小的連續(xù)數(shù)據(jù)組，在不影響數(shù)據(jù)使用的前提下，根據(jù)數(shù)據(jù)間關聯(lián)關系生成水印信息，

3、并按照嵌入規(guī)則嵌入到數(shù)據(jù)中。SINK節(jié)點接收到該組數(shù)據(jù)后，提取出水印信息，同時，重新計算該組數(shù)據(jù)的關聯(lián)關系，比較兩者的一致性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性驗證。算法中，水印信息與被保護的數(shù)據(jù)融為一體，該保護具有較強的隱蔽性。同時根據(jù)散列函數(shù)的強無碰撞特性，該算法可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)任何微小的改動。實驗證明該方案可以充分保證數(shù)據(jù)的完整性。
　　 2)提出了數(shù)據(jù)融合中基于數(shù)字水印的傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)完整性保護方案。簇頭節(jié)點通過利用時空域的數(shù)據(jù)相關性，結合數(shù)

4、據(jù)融合技術，將多份數(shù)據(jù)或信息進行處理，去掉冗余數(shù)據(jù)，組合出更有效、更符合用戶需求的數(shù)據(jù)，同時延長了傳感器網(wǎng)絡的使用壽命。在數(shù)據(jù)融合后，節(jié)點并不立即將數(shù)據(jù)傳送，而是實現(xiàn)數(shù)字水印的嵌入算法，在融合后的數(shù)據(jù)中嵌入水印信息，保障傳感器數(shù)據(jù)的完整性。
　　 3)搭建網(wǎng)絡模擬平臺。通過基于OMNET++的仿真實驗證明：兩種方案能夠在低能耗、高效率地情況下，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)完整性保護。第一種脆弱水印方案更適合于數(shù)據(jù)精度要求高、集中式