无线传感器网络中基于数字水印的数据安全保护

摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）是基于任务驱动的自组织系统，密切关注用户需求，通过中间节点大量传输数据。由于暴露在外部区域，时常会遭受恶意的攻击等危险行为，极大可能导致信息被篡改，从而给用户造成错误的认识，因此网络数据安全问题变得极为严峻。如何保证数据安全可靠，是无线传感器网络安全的重中之重。本文主要贡献如下：
　　1、提出了无线传感器网络基于数字水印的数据安全保护算法WSDP（Watermarking Scheme for Data Protection）。源节点首先利用哈希函数计算出感知数据的数字水印信息，然后根据预存密钥和处理块号，利用哈希函数生成相应处理块中的数字水印存储位置，最后在源数据中嵌入数字水印信息。基站在接收到数据后，依次提取每个处理块中内嵌的数字水印信息，与重新计算出的数字水印信息进行比较，若都能依次等同，则保持了数据完整性，否则认为原数据被破坏。
　　2、提出了无线传感器网络中基于校验码的数据安全保护算法DPACC（Data Protection Algorithm Based on Check Code）。该算法既能通过数字水印技术准确提供数据完整性，又能利用校验码根据数据实际信任度验证数据可靠。源节点将采集数据与预留数据特征码对比，获得相应数据重要程度，利用校验码计算公式得到校验数，结合哈希函数生成水印信息，嵌入校验数和水印信息后发送。基站利用分离算法从接收数据中得到相应数据，若水印信息验证一致，则数据可靠；否则利用信任度计算公式得到数据信任度。若数据信任度大于预存信任度阈值，则仍可还原数据，否则丢弃该包。
　　3、通过OMNet++平台搭建实验仿真环境。实验通过与其他经典算法做性能对比，发现两种算法均能经受住多种网络攻击，实现了无线传感器网络的数据安全保护。WSDP算法适合于数据量较大，能耗低的网络环境。DPACC算法更适合于数据特征突出且安全性高的网络模型。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究内容

1.3 本文结构安排

第二章 相关基础知识

2.1 无线传感器网络概述

2.2 数字水印技术概述

2.3 本章小结

第三章 传感器网络中基于数字水印的数据安全保护

3.1 问题描述

3.2 相关定义与规则

3.3 主要算法与模型

3.4 算法分析

3.5 本章小结

第四章 传感器网络中基于校验码的数据安全保护

4.1 问题描述

4.2 定义描述

4.3 主要算法与模型

4.4 算法分析

4.5 本章小结

第五章 基于OMNET++仿真平台设计与实现

5.1 OMNET++仿真平台概述

5.2 网络布局搭建

5.3 主要框架实现

5.4 仿真结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 未来展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目

附录C 攻读硕士学位期间申请的发明专利

附录D 攻读硕士学位期间申请的软件著作权

附录E 攻读硕士学位期间获得的荣誉证书