面向无线传感器网络数据安全的数字水印技术研究

发布时间：2020-08-08 03:46

【摘要】：近年来,物联网发展十分迅猛,其规模和应用的不断扩大,给经济发展带来了巨大的推动作用。无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是物联网感知层的重要组成部分,它主要通过环境中分散的传感器节点实时采集各种环境中的信息,并以自组网和多跳中继的方式将数据传送到数据基站或用户终端。由于网络中的节点可能分布在没有人监管的复杂环境中,节点感知的环境数据极易受到篡改和伪造。因此如何保证节点间数据传输安全成为WSN安全问题研究领域重要的研究对象之一。由于传感器节点高度集成,资源受限,传统的计算密集型加密算法并不能很好的解决节点的数据安全问题。基于数字水印的数据验证算法计算简单,资源消耗少,且不增加额外的通信成本,越来越受到研究者的关注。本文将根据WSN的特点,通过对传统数字水印的优化和改进后,在受限环境下能够保证数据真实准确。本文主要的研究内容如下:(1)通过查阅国内外相关文献,研究了物联网的起源、发展形势以及基本层次架构。通过分析无线传感器网络的特点,指出在数据传输至关重要的领域存在安全隐患,并对现有加密算法和信息隐藏技术作了简要的介绍,证明此课题研究的现实意义。(2)以传统的数字水印技术为基础,介绍了它的基本模型、特点和分类。分析研究了前人提出的WSN的数字水印方案,对这些方案进行了归纳和总结。(3)研究了基于无线传感器网络的分簇组网体系架构,提出了基于数字水印技术的节点认证管理方案。对网络中各节点进行责任划分,很好的均衡了网络中的能量消耗。经过仿真实验后对算法的安全性和能量消耗水平进行了分析。(4)基于水印信息的随机性和数据无损恢复的特点,提出了一种基于混沌映射的可逆水印方案。用Logistic映射产生的实值序列量化成二值序列后作为水印信息,对数据流进行分组后,利用奇偶不变性原则设计出水印的嵌入和提取算法。本文的主要贡献和改进如下:(1)在无线传感器网络分簇组网体系架构的基础上,提出了以数字水印技术为基础算法的节点认证方案,实现网络节点的有效管理,并保证了数据的准确性和有效性。(2)基于混沌映射具有初值敏感,不可预测的特点,设计了一种生成随机水印的方案。利用奇偶性不变原则设计了可逆水印算法,保证恢复后的数据精度与原始数据的精度一致。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP309.7;TP212.9;TN929.5

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