無線傳感器網絡分布式數字水印算法研究與實現.pdf

1、無線傳感器網絡的主要任務是采集環(huán)境數據，但是由于其通常部署在敵對區(qū)域，網絡信息容易遭到敵對方的惡意篡改和偽造，因此如何保證網絡收集到的數據的完整性、可靠性與新鮮性是至關重要的。數字水印技術可將一些標識信息嵌入到載體數據中，伴隨著載體數據變化而變化，應用系統可以根據提取出的標識信息缺損情況判斷數據的完整性與可靠性，具有計算復雜度低的特性，可為無線傳感器網絡數據的安全性提供保障。因此，本文結合無線傳感器網絡節(jié)點分布式采集、處理數據等特點，著

2、重研究了適合無線傳感器網絡的分布式數字水印算法與實現問題，主要工作如下：
　　 (1)無線傳感器網絡中已有的數據認證機制通常需要在數據包后附加多個MAC，這種方法計算復雜、能耗大。本文基于網絡分層管理的體系結構提出一種分組協商的數字水印算法。通過對傳感器網絡中節(jié)點密集的簇進一步分組，使組內節(jié)點以協商方式構造待嵌入的水印信息，每個節(jié)點獨立地對待傳輸數據以取模運算方式嵌入水印。分析與實驗表明該算法嵌入的水印對網內有損數據處理具有一定

3、的魯棒性，同時對于入侵者非法篡改數據具有一定的脆弱性，能有效鑒別采集的數據是否遭受惡意篡改或偽造。
　　 (2)應用中一些對完整性要求非常嚴格的數據(如軍事信息等)，在認證后必須能夠進行無損的恢復。本文針對數據的可恢復性要求提出無線傳感器網絡中基于差分擴展的可逆水印算法。算法特別針對網絡部署的空間開放性和節(jié)點本身有限的防御能力等問題將整體水印分為一定數目的片段，并由各組節(jié)點進行隨機化處理使所有的片段呈隨機性分布，以增加共謀攻擊采

4、用比較的方式獲得水印信息的難度。同時在節(jié)點和終端間用一對同步的隨機序列發(fā)生器解決了對數據的新鮮性鑒別問題。
　　 (3)設計并實現了一個基于OMNeT++仿真軟件的無線傳感器網絡數字水印仿真系統，各節(jié)點以分組協商方式構造待嵌入的水印信息，并將感知數據轉發(fā)回基站進行處理。實驗顯示，基站能夠跟據節(jié)點所嵌入的水印對網絡收集到的感知數據進行完整性與可靠性認證，保障了數據的安全性。最后本文基于TinyOS系統在Micaz節(jié)點上實現了一個無