一种环形区域网拓扑结构的物联网传输方法及装置

摘要

本申请揭示了一种环形区域网拓扑结构的物联网传输方法及装置，选出第i节点和第n/2+i节点；进行第一阶段数据生成处理；得到多个第i虚拟哈希值；选出一个第i最终虚拟数据；进行第二阶段数据生成处理；进行第一阶段数据传输处理；使第i节点至第n‑1节点的采集数据同时传输至第n/2+i节点；进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i‑2节点将第n/2+i‑2最终虚拟数据传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，从而实现环形区域网拓扑结构的物联网传输，保证信息安全性。

说明书

技术领域

本申请涉及到计算机领域，特别是涉及到一种环形区域网拓扑结构的物联网传输方法及装置。

背景技术

目前，网络拓扑结构有多种，其中环形拓扑网络的优点在于布设速度最快，但其也具有相应的缺点。环形拓扑网络的缺点在于，信息安全性难以保证，这是因为环形拓扑网络中进行数据传输时，数据是由起始节点经由多个节点传输至目标节点，这种情况下，若环形拓扑网络中存在任一个被入侵的节点，由于任一个节点都有能够获取所有的传输数据，所以整个环形拓扑网络的信息安全都将受到极大的威胁。而现有的方案中，未能解决这个缺点。

发明内容

本申请的目的在于解决环形拓扑网络，尤其是环形区域网拓扑结构的物联网中的信息安全问题。

为了实现上述目的，本申请提出一种环形区域网拓扑结构的物联网传输方法，所述环形区域网拓扑结构包括n个物联网节点，n为大于5的偶数；包括：

S1、根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数；

S2、进行第一阶段的数据生成处理，使第i节点利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到第i采集数据；

S3、以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据，并对所述多个第i初始虚拟数据分别进行哈希计算，以得到多个第i虚拟哈希值；其中，每个第i初始虚拟数据中包含的数值与所述第i采集数据中包含的数值不完全相同；

S4、根据预设的虚拟数据筛选方法，从所述多个第i初始虚拟数据中选出一个第i最终虚拟数据；其中，所述第i最终虚拟数据对应的第i虚拟哈希值的前m位二进制字符，与所述第i最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值；所述第i初始虚拟数据至少包含m个数值；m为大于1的整数；

S5、进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据；

S6、进行第一阶段的数据传输处理，使第i节点将所述第i采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；同时，将所述第i最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；其中，所述第一方向为从第i节点指向第i+1节点的方向，所述第二方向为从第i节点指向第i-1节点的方向；

S7、在第i采集数据经由其他节点时，均附上对应的采集数据，以使第i节点沿所述第一方向至第n/2+i-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；并且，在第i最终虚拟数据经由其他节点时，均附上对应的最终虚拟数据，以使第i节点沿所述第二方向至第n/2+i+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；

S8、进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i-2最终虚拟数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的最终虚拟数据，从而使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；

S9、进行第三阶段的数据传输处理，以使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i+2采集数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的采集数据，从而使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；

S10、进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点。

进一步地，所述根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数的步骤S1之后，包括：

S101、所述第i节点对所述第n/2+i节点进行两次尝试通信，并判断所述两次尝试通信是否均畅通；其中，所述两次尝试通信分别为在第一方向上的尝试通信和在第二方向上的尝试通信；

S102、若所述两次尝试通信均畅通，将所述环形区域网拓扑结构中的数据传输规则设置为，仅能够存在从第i节点、第n/2+i-2节点或者第n/2+i+2节点指向所述第n/2+i节点的通信，并且在通信过程中通信数据经由其他节点时，其他节点能够将新的数据附在通信数据之后。

进一步地，所述以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据的步骤S3，包括：

S301、对所述第i采集数据进行多次复制处理，以得到多个第i数据模板；

S302、分别对所述多个第i数据模板中的数值进行部分替换处理，以得到与所述多个第i数据模板分别对应的多个第i初始虚拟数据。

进一步地，所述进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据的步骤S5，包括：

S501、使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点，分别利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到n-2个采集数据；

S502、生成与所述n-2个采集数据分别对应的n-2个最终虚拟数据；其中，最终虚拟数据计算出的哈希值的前m位二进制字符，与最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值。

进一步地，所述进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点的步骤S10之后，包括：

S11、所述第n/2+i节点对接收到的所有数据进行分组处理，以得到n-1个数据组；其中，每个数据组中包括一个采集数据和一个最终虚拟数据，并且同一个数据组中的数据来自于同一个节点；

S12、对每个数据组中的采集数据和最终虚拟数据，分别进行哈希计算，以得到与所述n-1个数据组分别对应的n-1个哈希值对；

S13、对每个数据组中的采集数据的前m个数值和最终虚拟数据的前m个数值进行对比，并以二进制字符串的形式记录下对比结果，从而得到与所述n-1个数据组分别对应的n-1个对比字符串；其中，对比结果的记录规则为：当数值不同时，以二进制字符0表示；当数值相同时，以二进制字符1表示；

S14、以所述n-1个对比字符串和所述n-1个哈希值对为依据，进行n-1次哈希值筛选处理，从而在所述n-1个哈希值对中分别筛选出n-1个指定哈希值；其中，指定哈希值的前m个二进制字符与对应的对比字符串完全相同；

S15、根据哈希值-数据的对应关系，获取与指定哈希值对应的指定数据；

S16、进行n-1次数据删除处理，以删除所述n-1个数据组中的指定数据，从而得到n-1个数据。

本申请提供一种环形区域网拓扑结构的物联网传输装置，所述环形区域网拓扑结构包括n个物联网节点，n为大于5的偶数；包括：

节点选择单元，用于根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数；

第i采集数据获取单元，用于进行第一阶段的数据生成处理，使第i节点利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到第i采集数据；

第i虚拟哈希值计算单元，用于以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据，并对所述多个第i初始虚拟数据分别进行哈希计算，以得到多个第i虚拟哈希值；其中，每个第i初始虚拟数据中包含的数值与所述第i采集数据中包含的数值不完全相同；

第i最终虚拟数据筛选单元，用于根据预设的虚拟数据筛选方法，从所述多个第i初始虚拟数据中选出一个第i最终虚拟数据；其中，所述第i最终虚拟数据对应的第i虚拟哈希值的前m位二进制字符，与所述第i最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值；所述第i初始虚拟数据至少包含m个数值；m为大于1的整数；

第二阶段数据生成单元，用于进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据；

第一阶段数据传输单元，用于进行第一阶段的数据传输处理，使第i节点将所述第i采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；同时，将所述第i最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；其中，所述第一方向为从第i节点指向第i+1节点的方向，所述第二方向为从第i节点指向第i-1节点的方向；

数据同时传输单元，用于在第i采集数据经由其他节点时，均附上对应的采集数据，以使第i节点沿所述第一方向至第n/2+i-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；并且，在第i最终虚拟数据经由其他节点时，均附上对应的最终虚拟数据，以使第i节点沿所述第二方向至第n/2+i+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；

第二阶段数据传输单元，用于进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i-2最终虚拟数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的最终虚拟数据，从而使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；

第三阶段数据传输单元，用于进行第三阶段的数据传输处理，以使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i+2采集数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的采集数据，从而使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；

第四阶段数据传输单元，用于进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点。

本申请提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

本申请的环形区域网拓扑结构的物联网传输方法、装置、计算机设备和存储介质，从n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；进行第一阶段的数据生成处理；生成多个第i初始虚拟数据，得到多个第i虚拟哈希值；选出一个第i最终虚拟数据；进行第二阶段的数据生成处理；进行第一阶段的数据传输处理；使第i节点至第n-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；使第i节点至第n+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，从而实现了环形区域网拓扑结构的物联网传输，保证了信息安全性。

本申请的特点至少包括：

1、选择第i节点和第n/2+i节点，以减少通信过程的耗时。具体地，本申请进行一轮次的通信，需要进行三个阶段的数据传输，假设两个节点之间进行数据传输需要一单位时间，那么进行一轮次的通信，大约需要5n/2-4个单位时间，这是采用本申请的方案的最小耗时时间；

2、即使环形区域网拓扑结构中存在入侵节点，由于在申请的方案中，入侵节点不可能同时获取采集数据和最终虚拟数据，因此入侵节点无法辨别出真实数据，从而保证了信息安全；

3、数据接收节点根据采集数据和最终虚拟数据即可进行数据辨别处理，无需其他附加条件，便于实施。

附图说明

图1为本申请一实施例的环形区域网络拓扑结构的物联网传输方法中步骤S1至S6的流程示意图；

图2为本申请一实施例的环形区域网络拓扑结构的物联网传输方法中步骤S7至S10的流程示意图；

图3为本申请一实施例的计算机设备的结构示意框图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1和图2，本申请实施例提供一种环形区域网拓扑结构的物联网传输方法，所述环形区域网拓扑结构包括n个物联网节点，n为大于5的偶数；包括：

S1、根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数；

S2、进行第一阶段的数据生成处理，使第i节点利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到第i采集数据；

S3、以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据，并对所述多个第i初始虚拟数据分别进行哈希计算，以得到多个第i虚拟哈希值；其中，每个第i初始虚拟数据中包含的数值与所述第i采集数据中包含的数值不完全相同；

S4、根据预设的虚拟数据筛选方法，从所述多个第i初始虚拟数据中选出一个第i最终虚拟数据；其中，所述第i最终虚拟数据对应的第i虚拟哈希值的前m位二进制字符，与所述第i最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值；所述第i初始虚拟数据至少包含m个数值；m为大于1的整数；

S5、进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据；

S6、进行第一阶段的数据传输处理，使第i节点将所述第i采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；同时，将所述第i最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；其中，所述第一方向为从第i节点指向第i+1节点的方向，所述第二方向为从第i节点指向第i-1节点的方向；

S7、在第i采集数据经由其他节点时，均附上对应的采集数据，以使第i节点沿所述第一方向至第n/2+i-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；并且，在第i最终虚拟数据经由其他节点时，均附上对应的最终虚拟数据，以使第i节点沿所述第二方向至第n/2+i+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；

S8、进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i-2最终虚拟数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的最终虚拟数据，从而使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；

S9、进行第三阶段的数据传输处理，以使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i+2采集数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的采集数据，从而使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；

S10、进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点。

环形区域网拓扑结构，指的是，区域网中的所有节点采用顺序连接的方式，形成一个闭环，因此每个节点都与另外两个节点直接通信连接，且只与另外两个节点直接通信连接，换言之，即所述环形区域网拓扑结构包括n个物联网节点，所述n个物联网节点为第一节点、第二节点、…、和第n节点，所述第一节点、第二节点、…、和第n节点依次通信连接，并且所述第一节点与所述第n节点通信连接。另外，本申请的节点数量至少为6个，即n为大于5的偶数，这是本申请的特别要求，因为节点数量少于6个时，没有实施本申请方案的必要。而n的数量可为任意可行数量，但数量越多，通信耗时越长。另外，在实际情况中，若节点数量为偶数，可采用临时增减节点的方式，来控制节点总数量，而由于本申请采用的是环形区域网拓扑结构，其具有布设快速的特点，因此易于实现。

另外，本申请是应用于物联网中的，物联网中节点的一个特点为，节点大多有传感器来采集数据，而采集的数据具有多个数值，这是本申请得以实施以提高信息安全性的一个前提，并且物联网中的许多节点有获取其他节点数据的需要，例如用于智能决策。

本申请的环形区域网拓扑结构包括n个物联网节点，所述n个物联网节点为第一节点、第二节点、…、和第n节点，所述第一节点、第二节点、…、和第n节点依次通信连接，并且所述第一节点与所述第n节点通信连接，n为大于5的偶数。需要注意的是，本申请是在物联网中实施的，即环形区域网拓扑结构是物联网中的一个单元。

如上述步骤S1所述，根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数。

本申请的数据发送起始节点为第i节点，数据接收节点为第n/2+i节点，目的是保证数据在这两个节点之间的传输，无论是从正向传输还是反向传输，经由的距离均是相同的，从而尽量提高数据传输效率。另外，在此以i为1，n为10来举例，便于解释本方案，此时，数据发送起始节点为第一节点，数据接收节点为第十一节点。本申请中各节点组成环状结构，因此若某些编号的节点大于n了，那么其实际指的是减去n的节点，例如第n+1节点，实际上指的是第一节点，这是本领域技术人员的唯一理解方式，是毫无疑义可以确认的内容。

进一步地，所述根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数的步骤S1之后，包括：

S101、所述第i节点对所述第n/2+i节点进行两次尝试通信，并判断所述两次尝试通信是否均畅通；其中，所述两次尝试通信分别为在第一方向上的尝试通信和在第二方向上的尝试通信；

S102、若所述两次尝试通信均畅通，将所述环形区域网拓扑结构中的数据传输规则设置为，仅能够存在从第i节点、第n/2+i-2节点或者第n/2+i+2节点指向所述第n/2+i节点的通信，并且在通信过程中通信数据经由其他节点时，其他节点能够将新的数据附在通信数据之后。

如上述步骤S2-S4所述，进行第一阶段的数据生成处理，使第i节点利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到第i采集数据；以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据，并对所述多个第i初始虚拟数据分别进行哈希计算，以得到多个第i虚拟哈希值；其中，每个第i初始虚拟数据中包含的数值与所述第i采集数据中包含的数值不完全相同；根据预设的虚拟数据筛选方法，从所述多个第i初始虚拟数据中选出一个第i最终虚拟数据；其中，所述第i最终虚拟数据对应的第i虚拟哈希值的前m位二进制字符，与所述第i最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值；所述第i初始虚拟数据至少包含m个数值；m为大于1的整数。

其中的传感器与物理网中的节点功能有关，例如节点上可以预先布设温度传感器、光线传感器、湿度传感器、速度传感器等等。因此，得到的采集数据为真实数据。再以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据。其中，需要注意的是，虚拟数据是仿造采集数据而生成的，其目的在于，迷惑可能的入侵者。具体地，采集数据和虚拟数据将被传输到第n/2+i节点，若某个节点被入侵，则入侵者能够获知经过入侵节点的数据，即采集数据和虚拟数据之一（不会二者兼得，因为采集数据和虚拟数据是由不同路径传输的），而仅有一个数据，入侵者无法辨别真伪，因此能够保证信息安全。另外，本申请之所以不涉及数据加密技术等方式来提高信息安全性，原因主要在于，本申请是应用于物联网中的，数据传输频繁，不合适使用普通的信息加密技术，当然，也可在本申请的方案涉及的传输数据上进行加密，不过优选不加密的方式，因为本申请的方案已经能够保证一定的信息安全性。

再对所述多个第i初始虚拟数据分别进行哈希计算，以得到多个第i虚拟哈希值；其中，每个第i初始虚拟数据中包含的数值与所述第i采集数据中包含的数值不完全相同。本申请另有一大特点在于，生成的最终虚拟数据受最终虚拟数据本身影响，注意，这并不是病句，而是本申请切实的特点。这个特点体现如下：根据预设的虚拟数据筛选方法，从所述多个第i初始虚拟数据中选出一个第i最终虚拟数据；其中，所述第i最终虚拟数据对应的第i虚拟哈希值的前m位二进制字符，与所述第i最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值；所述第i初始虚拟数据至少包含m个数值；m为大于1的整数。因此，上述特点可简单描述为，最终虚拟数据计算出的哈希值是特别的，即最终虚拟数据由其本身对应的哈希值决定其是否能够符合最终虚拟数据的要求，这就是上述最终虚拟数据受最终虚拟数据本身影响的含义。这种设计的好处在于，当同时获取采集数据和对应的虚拟数据后（在本申请中，仅有数据接收节点，第n/2+i节点，能够同时获取两个数据），根据这两个对应的数据能够辨别出哪个是真实的采集数据；而仅获取两个数据中的一者，无法判断出是哪个数据。而根据这两个对应的数据能够辨别出哪个是真实的采集数据的方法将在第n/2+i节点中实施，因此将在后文详细介绍。其中，本申请采用的哈希算法可为任意可行算法，例如为SHA256等等哈希算法，在此不作限制。哈希算法是一种不可逆的摘要算法，其能够将不受限制的输入转换为指定位数的二进制字符串，并且不同的输入对应不同的二进制字符串，而其具有一种特性，即输入与输出没有明显的对应关系，本申请的方案正是利用这个特性。

另外，本申请是以最终虚拟数据的哈希值来作为最终虚拟数据的判断标准，而不是以真实的采集数据的哈希值来作为最终虚拟数据的判断标准，这是因为考虑到时间维度的因素而特别设置的。虽然以真实的采集数据的哈希值来作为最终虚拟数据的判断标准，仅需要一次哈希计算，就能够生成虚拟数据，但是本申请是应用于物联网中，而物联网的传感器的采集数据可能会出现在一个连续的时段时检测到的数值是相同的情况（例如对某个稳定系统的某个参数进行测量，例如电压等数值），这样的话，在一定时间段内，采集数据相同，因此哈希值相同，生成的虚拟数据将会有相同的特性，前m个数值的虚构位置相同，从而可能的入侵节点能够通过这种方式识别出虚拟数据与采集数据，更重要的是，能够从虚拟数据中分离出部分真实数据。而采用本申请的最终虚拟数据生成方法，由于生成的最终虚拟数据无迹可寻，因此不会存在安全隐患，这也是本申请的一个特点。当然，采用本申请的最终虚拟数据生成方法，需要进行多次的虚拟数据生成、哈希计算与筛选，但是其次数是有限的，而进行有限次哈希计算的速度是极快的，因此本申请以此为代价提高信息安全性。

进一步地，所述以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据的步骤S3，包括：

S301、对所述第i采集数据进行多次复制处理，以得到多个第i数据模板；

S302、分别对所述多个第i数据模板中的数值进行部分替换处理，以得到与所述多个第i数据模板分别对应的多个第i初始虚拟数据。

从而生成与所述第i采集数据具有相同数据结构的多个第i初始虚拟数据。由于采用了相同的数据结构，因此采集数据与虚拟数据中的哪些位置数值相同，一目了然，再将其结合哈希算法算出的哈希值，即可进行采集数据的辨别处理。

如上述步骤S5-S7所述，进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据；进行第一阶段的数据传输处理，使第i节点将所述第i采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；同时，将所述第i最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；其中，所述第一方向为从第i节点指向第i+1节点的方向，所述第二方向为从第i节点指向第i-1节点的方向；在第i采集数据经由其他节点时，均附上对应的采集数据，以使第i节点沿所述第一方向至第n/2+i-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；并且，在第i最终虚拟数据经由其他节点时，均附上对应的最终虚拟数据，以使第i节点沿所述第二方向至第n/2+i+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点。

第二阶段的数据生成处理与第一阶段的数据生成处理相似，区别仅在于，第一阶段的数据生成处理是在第i节点上实施，而第二阶段的数据生成处理是在除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点上实施，因此能够得到n-2个采集数据和n-2个最终虚拟数据，并且所述n-2个采集数据和n-2个最终虚拟数据，也满足与第i采集数据和第i最终虚拟数据类似的特性，即必须两个对应的数据同时获取，才能进行数据辨别操作，而仅获取其中一者不足以确定数据的真伪。

具体地，所述进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据的步骤S5，包括：

S501、使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点，分别利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到n-2个采集数据；

S502、生成与所述n-2个采集数据分别对应的n-2个最终虚拟数据；其中，最终虚拟数据计算出的哈希值的前m位二进制字符，与最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值。

再进行第一阶段的数据传输处理，使第i节点将所述第i采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；同时，将所述第i最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点。此时，需要避免除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点能够同时获取第i采集数据第i最终虚拟数据，因此采用反向数据传输的方式，使得每个节点均只能获取第i采集数据第i最终虚拟数据中的一者，因此即使存在入侵节点，也能够保证信息安全。

另外，本申请实际上还具有另一个特点，即在一个轮次的数据传输过程中，仅有一个数据接收节点和一个初始数据发送节点，但数据经由的节点能够在传输的数据上附上新的数据，从而能够减少数据传输时间。而在附上新的数据时，有一个限定条件，即真实数据之后附上真实数据，而虚构数据之后附上虚构数据，即在第i采集数据经由其他节点时，均附上对应的采集数据，以使第i节点沿所述第一方向至第n/2+i-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；并且，在第i最终虚拟数据经由其他节点时，均附上对应的最终虚拟数据，以使第i节点沿所述第二方向至第n/2+i+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点。由于每个节点是已经生成采集数据和最终虚拟数据这两个数据，而在第一阶段的数据传输处理时，每个节点（除第i节点）均只能附上一个数据，因此每个节点还保留有另一个数据，这些被保留的数据将在后续阶段进行数据传输。之所以采用这种数据传输方式，是为了保证每个节点均无法同时获取对应的采集数据和最终虚拟数据。

虽然在本轮次的第一阶段的数据传输处理过程中，真实数据（第i采集数据）是沿第一方向传输的，而虚构数据（第i最终虚拟数据）是沿第二方向传输的，但在下一轮次的数据传输处理过程中可以相反处理，即下一轮次的第一阶段的数据传输处理过程中，真实数据是沿第二方向传输的，而虚构数据是沿第一方向传输的，以保证若存在入侵节点，其在每轮次获取的单个数据的性质不确定，从而进一步保证信息安全。

如上述步骤S8-S10所述，进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i-2最终虚拟数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的最终虚拟数据，从而使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，以使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i+2采集数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的采集数据，从而使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点。

第二阶段的数据传输处理，其只涉及前n/2-3个节点的数据传输，而且是前n/2-3个节点的最终虚拟数据传输，其中的前n/2-3个节点是指第n/2+i-3节点至第i+1节点，再加上第n/2+i-2节点，就能够形成由第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据构成的数据序列。此时需要注意，第二阶段的数据传输处理需要经由几乎整个环形拓扑结构的所有节点，即数据从第n/2+i-2节点沿第二方向传输至第n/2+i节点，但是这是必须的，因为要保证每个节点均不可能获取对应的采集数据和最终虚拟数据。另外，第二阶段的数据传输是由第n/2+i-2节点开始，而不是由第n/2+i-1节点开始，是因为第n/2+i-1节点与第n/2+i节点相邻，第n/2+i-1节点直接将最终虚拟数据传输给第n/2+i节点即可，由于不会途径其他节点，因此不会存在数据泄漏的可能。

另外，第二阶段的数据传输处理与第三阶段的数据传输处理在时间上是有先后顺序的，而第四阶段的数据传输处理却没有时间上的限制，这是由于环形拓扑结构所决定的。

同样地，第三阶段的数据传输处理与第二阶段的数据传输处理相类似，区别在于数据传输的是采集数据，而传输方向为第一方向。

而第四阶段的数据传输处理，是由与作为数据接收节点的第n/2+i节点邻近的两个节点，分别将剩余数据传输至第n/2+i节点，因此耗时极少，并且不会有数据传输的冲突出现，因此可在任意可行时间进行。

另外，对于各个节点的编号，需要声明的是，若某个节点的编号出现大于n的情况，其实际指的是减去n的编号节点，这是因为环形拓扑结构使得第n节点与第一节点直接连接的缘故，例如第n+1节点实际上就是第一节点。

进一步地，所述进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点的步骤S10之后，包括：

S11、所述第n/2+i节点对接收到的所有数据进行分组处理，以得到n-1个数据组；其中，每个数据组中包括一个采集数据和一个最终虚拟数据，并且同一个数据组中的数据来自于同一个节点；

S12、对每个数据组中的采集数据和最终虚拟数据，分别进行哈希计算，以得到与所述n-1个数据组分别对应的n-1个哈希值对；

S13、对每个数据组中的采集数据的前m个数值和最终虚拟数据的前m个数值进行对比，并以二进制字符串的形式记录下对比结果，从而得到与所述n-1个数据组分别对应的n-1个对比字符串；其中，对比结果的记录规则为：当数值不同时，以二进制字符0表示；当数值相同时，以二进制字符1表示；

S14、以所述n-1个对比字符串和所述n-1个哈希值对为依据，进行n-1次哈希值筛选处理，从而在所述n-1个哈希值对中分别筛选出n-1个指定哈希值；其中，指定哈希值的前m个二进制字符与对应的对比字符串完全相同；

S15、根据哈希值-数据的对应关系，获取与指定哈希值对应的指定数据；

S16、进行n-1次数据删除处理，以删除所述n-1个数据组中的指定数据，从而得到n-1个数据。

经由前述四个阶段的数据传输，作为数据接收节点的第n/2+i节点将能够得到n-1个采集数据和n-1个最终虚拟数据，其中的采集数据与最终虚拟数据是分别对应的，因此能够进行分组处理，以得到n-1个数据组。由前述最终虚拟数据的生成过程可知，最终虚拟数据的哈希值有特别之处，即前m个二进制字符反应的是虚构数值的位置情况，而虚构数值的位置通过比对采集数据与最终虚拟数据即可得到，因此通过哈希计算、采集数据和最终虚拟数据，就能够确定哪个数据为最终虚拟数据。因此，对比字符串反应的是虚构数值的位置信息，再以对比字符串和哈希值对为依据，即可筛选出指定哈希值，而指定哈希值对应的数据即为最终虚拟数据，再删掉最终虚拟数据，得到的就是真实数据。其中，以对比字符串和哈希值对为依据，即为指定哈希值的前m个二进制字符与对应的对比字符串完全相同。

本申请的环形区域网拓扑结构的物联网传输方法，从n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；进行第一阶段的数据生成处理；生成多个第i初始虚拟数据，得到多个第i虚拟哈希值；选出一个第i最终虚拟数据；进行第二阶段的数据生成处理；进行第一阶段的数据传输处理；使第i节点至第n-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；使第i节点至第n+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，从而实现了环形区域网拓扑结构的物联网传输，保证了信息安全性。

本申请实施例提供一种环形区域网拓扑结构的物联网传输装置，所述环形区域网拓扑结构包括n个物联网节点，n为大于5的偶数；包括：

节点选择单元，用于根据预设的节点选择方法，从所述n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；其中，所述第n/2+i节点为数据接收节点；i为小于n/2的整数；

第i采集数据获取单元，用于进行第一阶段的数据生成处理，使第i节点利用预设的传感器进行数据采集处理，以得到第i采集数据；

第i虚拟哈希值计算单元，用于以所述第i采集数据为依据，生成多个第i初始虚拟数据，并对所述多个第i初始虚拟数据分别进行哈希计算，以得到多个第i虚拟哈希值；其中，每个第i初始虚拟数据中包含的数值与所述第i采集数据中包含的数值不完全相同；

第i最终虚拟数据筛选单元，用于根据预设的虚拟数据筛选方法，从所述多个第i初始虚拟数据中选出一个第i最终虚拟数据；其中，所述第i最终虚拟数据对应的第i虚拟哈希值的前m位二进制字符，与所述第i最终虚拟数据的前m个数值存在以下对应关系：当二进制字符为0时，对应位置的数值为虚构数值；当二进制字符为1时，对应位置的数值为真实数值；所述第i初始虚拟数据至少包含m个数值；m为大于1的整数；

第二阶段数据生成单元，用于进行第二阶段的数据生成处理，以使除所述第i节点与所述第n/2+i节点之外的其他节点分别生成采集数据和最终虚拟数据；

第一阶段数据传输单元，用于进行第一阶段的数据传输处理，使第i节点将所述第i采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；同时，将所述第i最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；其中，所述第一方向为从第i节点指向第i+1节点的方向，所述第二方向为从第i节点指向第i-1节点的方向；

数据同时传输单元，用于在第i采集数据经由其他节点时，均附上对应的采集数据，以使第i节点沿所述第一方向至第n/2+i-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；并且，在第i最终虚拟数据经由其他节点时，均附上对应的最终虚拟数据，以使第i节点沿所述第二方向至第n/2+i+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；

第二阶段数据传输单元，用于进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据沿第二方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i-2最终虚拟数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的最终虚拟数据，从而使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；

第三阶段数据传输单元，用于进行第三阶段的数据传输处理，以使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据沿第一方向依次经由多个节点，传输至所述第n/2+i节点；并且，在第n/2+i+2采集数据经由前n/2-3个节点时，均附上对应的采集数据，从而使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；

第四阶段数据传输单元，用于进行第四阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-1节点将第n/2+i-1最终虚拟数据直接传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+1节点将第n/2+i+1采集数据直接传输至所述第n/2+i节点。

其中上述单元分别用于执行的操作与前述实施方式的环形区域网拓扑结构的物联网传输方法的步骤一一对应，在此不再赘述。

本申请的环形区域网拓扑结构的物联网传输装置，从n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；进行第一阶段的数据生成处理；生成多个第i初始虚拟数据，得到多个第i虚拟哈希值；选出一个第i最终虚拟数据；进行第二阶段的数据生成处理；进行第一阶段的数据传输处理；使第i节点至第n-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；使第i节点至第n+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，从而实现了环形区域网拓扑结构的物联网传输，保证了信息安全性。

参照图3，本发明实施例中还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设计的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储环形区域网拓扑结构的物联网传输方法所用数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种环形区域网拓扑结构的物联网传输方法。

上述处理器执行上述环形区域网拓扑结构的物联网传输方法，其中所述方法包括的步骤分别与执行前述实施方式的环形区域网拓扑结构的物联网传输方法的步骤一一对应，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定。

本申请的计算机设备，从n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；进行第一阶段的数据生成处理；生成多个第i初始虚拟数据，得到多个第i虚拟哈希值；选出一个第i最终虚拟数据；进行第二阶段的数据生成处理；进行第一阶段的数据传输处理；使第i节点至第n-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；使第i节点至第n+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，从而实现了环形区域网拓扑结构的物联网传输，保证了信息安全性。

本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现环形区域网拓扑结构的物联网传输方法，其中所述方法包括的步骤分别与执行前述实施方式的环形区域网拓扑结构的物联网传输方法的步骤一一对应，在此不再赘述。

本申请的计算机可读存储介质，从n个物联网节点中选出第i节点和第n/2+i节点；进行第一阶段的数据生成处理；生成多个第i初始虚拟数据，得到多个第i虚拟哈希值；选出一个第i最终虚拟数据；进行第二阶段的数据生成处理；进行第一阶段的数据传输处理；使第i节点至第n-1节点的采集数据同时传输至所述第n/2+i节点；使第i节点至第n+1节点的最终虚拟数据同时传输至所述第n/2+i节点；进行第二阶段的数据传输处理，以使第n/2+i-2节点将第n/2+i-2最终虚拟数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i-2节点至第i+1节点的最终虚拟数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第三阶段的数据传输处理，使第n/2+i+2节点将第n/2+i+2采集数据传输至所述第n/2+i节点；使第n/2+i+2节点至第i-1节点的采集数据被传输至所述第n/2+i节点；进行第四阶段的数据传输处理，从而实现了环形区域网拓扑结构的物联网传输，保证了信息安全性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序或指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的和实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可以包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双速据率SDRAM（SSRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink）DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。