论文部分内容阅读
无线传感器网络(WSN)可实现以数据为中心的信息获取和收集，是物联网感知层的一项重要技术。但由于其通常部署在开放区域，网络信息容易遭到攻击者的恶意篡改和伪造，因此保证网络收集到的数据的完整性和安全性是至关重要的。密码学与数字水印是现有的保护WSN数据完整性的两种主要技术，传统的密码学手段虽然可以保证数据完整性，但由于其有较大的冗余数据和较高的计算要求，故而不适合应用于资源有限的无线传感网络;基于数字水印的数据完整性技术没有数据冗余，且其效率要远远高于传统密码学，因此应用越来越广泛。 本论文主要利用数字载体本身的特征和无线传感器网络的簇节点相互协作的特点来设计水印算法，并针对以上两点分别提出了基于零水印的WSN数据完整性保护方案和基于节点协商生成可逆水印机制的WSN数据完整性保护方案。前者利用数字载体的变换域系数特征来生成水印信息，其特点是嵌入的水印不改变数字载体，在提高透明性的同时算法还具有较强鲁棒性，从而解决了目前基于数字水印的WSN数据完整性保护方案在嵌入水印的同时改变了原始载体，导致透明性较差的问题。后者充分考虑到WSN节点分布式采集、存储数据以及节点间相互协作的特点，并由节点协商生成可逆数字水印，从而实现原始数据的无损恢复;另外本部分还重点强调了WSN中最重要的节点能量非常有限的问题，并提出了分组算法、伪簇头算法以及低复杂度的水印算法来降低节点能耗，其中，分组算法还可以实现节点以及节点能量的均衡分布。 在本论文所提出的零水印方案中，对攻击WSN的主要方式以及相应的安全性进行了分析，结果显示该方案可通过对丢包率以及虚假数据包率的阈值的控制实现不同要求的数据完整性保护，同时对嵌入水印的载体进行常用的信号处理并检测提取水印，结果证明了算法具有较强鲁棒性。在本论文提出的可逆数字水印方案中，设计了在不同环境下的丢包率以及虚假数据包率检测实验，实验结果表明，该方案实现了降低能耗、分组与能量的均衡以及恢复原始数据等目的。