WSN中基于时间信道的溯源数据安全节能传输

摘要

在无线传感器网络（WSN）中，溯源数据(Provenance)是评估数据可信性的重要依据之一。Provenance记录了数据包从生成至被传送到基站（BS）过程中途经的所有节点以及在这些节点上对数据的相关操作。随着数据包传输路径长度的增加，Provenance的数据量会迅速膨胀。对于存储能力和通信能力均受限的WSN节点而言，难以实现Provenance节能安全传输。
　　有鉴于此，本文实现了一种利用时间信道传输Provenance的方法，即运用数据包传输时间变化构建传输Provenance的时间信道，有效利用时间信道在通信过程中节能、隐蔽的优点。
　　本文的主要工作包括以下几点：（1）在具有连续数据包流的 WSN环境下，实现了由美国普渡大学Salmin等人设计的基于时间信道的Provenance传送方法，该方法利用数据包间间隔的时间变化来隐藏Provenance，这不仅能有效利用时间信道节省能量的特性，而且能提高Provenance传输的隐蔽性；（2）在此基础上，针对BS收到的时间间隔序列，设计了相应的时间间隔校正方法，通过该方法可有效减少网络传输过程中时延抖动对包间间隔的干扰，提高Provenance解码的准确率；（3）根据DSSS扩频传播原理，设计了针对于校正后的时间间隔序列的Provenance解码方法。由于网络攻击等因素的干扰，数据接收终端收到的数据和数据源发送的原始数据之间存在偏差，所以本文还给出 Provenance解码阀值和Provenance解码错误率的关系，证明了存在一个最优阀值能将Provenance的解码错误率降到最低；（4）对本文方法的时间复杂度、空间复杂度进行了系统的分析，并从内部攻击和外部攻击两方面详细分析了本文方法的安全性；（5）通过TinyOS仿真实验以及Zigbee硬件实验共同检验本文方法的可行性及其性能。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文的主要工作和创新点

第二章Provenance的系统模型与相关技术

2.1 WSN与Provenance的形式化模型

2.2 IP时间隐通道

2.3数字水印技术

2 . 4基于时间信道的Provenance传输方法

2.5DSSS直接序列扩频系统

2.6本章小结

第三章基于IPDs的Provenance方法

3.1 Provenance的编码过程

3.2基于IPDs时间信道的Provenance传输

3.3 Provenance的解码过程

3.3 本章小结

第四章性能分析

4.1Provenance编码与解码的时间复杂度

4.2空间复杂度

4.3安全性分析

4.4 本章小结

第五章实验测试与分析

5.1仿真

5.2硬件实验

5.3 本章小结

第六章总结和展望

6.1工作总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在读期间所发表的论文