基于數(shù)字水印的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)完整性保護(hù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在軍事、醫(yī)療和公共安全等重要領(lǐng)域已被公認(rèn)為具有廣闊的應(yīng)用前景。傳感器節(jié)點(diǎn)被部署在戰(zhàn)場(chǎng)等監(jiān)測(cè)區(qū)域，實(shí)時(shí)地采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和安全與否將直接左右決策者的判斷。然而，目前的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由于其固有的資源和計(jì)算能力等限制，一些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)不能直接應(yīng)用到其中，網(wǎng)絡(luò)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(luò)數(shù)據(jù)的完整性成為當(dāng)前十分迫

2、切的需求。
　　 本文依據(jù)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的國(guó)家973項(xiàng)目——“無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”的部分內(nèi)容，研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全問(wèn)題，主要著手于應(yīng)用數(shù)字水印技術(shù)來(lái)解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)完整性保護(hù)問(wèn)題。主要貢獻(xiàn)有：
　　 1)提出了基于關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)完整性保護(hù)方案。數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)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(guān)聯(lián)關(guān)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(diǎn)接收到該組數(shù)據(jù)后，提取出水印信息，同時(shí)，重新計(jì)算該組數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，比較兩者的一致性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證。算法中，水印信息與被保護(hù)的數(shù)據(jù)融為一體，該保護(hù)具有較強(qiáng)的隱蔽性。同時(shí)根據(jù)散列函數(shù)的強(qiáng)無(wú)碰撞特性，該算法可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)任何微小的改動(dòng)。實(shí)驗(yàn)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(luò)數(shù)據(jù)完整性保護(hù)方案。簇頭節(jié)點(diǎn)通過(guò)利用時(shí)空域的數(shù)據(jù)相關(guān)性，結(jié)合數(shù)

4、據(jù)融合技術(shù)，將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)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(shí)延長(zhǎng)了傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。在數(shù)據(jù)融合后，節(jié)點(diǎn)并不立即將數(shù)據(jù)傳送，而是實(shí)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(luò)模擬平臺(tái)。通過(guò)基于OMNET++的仿真實(shí)驗(yàn)證明：兩種方案能夠在低能耗、高效率地情況下，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。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