無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)字水印算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是采集環(huán)境數(shù)據(jù)，但是由于其通常部署在敵對區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)信息容易遭到敵對方的惡意篡改和偽造，因此如何保證網(wǎng)絡(luò)收集到的數(shù)據(jù)的完整性、可靠性與新鮮性是至關(guān)重要的。數(shù)字水印技術(shù)可將一些標(biāo)識信息嵌入到載體數(shù)據(jù)中，伴隨著載體數(shù)據(jù)變化而變化，應(yīng)用系統(tǒng)可以根據(jù)提取出的標(biāo)識信息缺損情況判斷數(shù)據(jù)的完整性與可靠性，具有計算復(fù)雜度低的特性，可為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性提供保障。因此，本文結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布式采集、處理數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，著

2、重研究了適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)字水印算法與實(shí)現(xiàn)問題，主要工作如下：
　　 (1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中已有的數(shù)據(jù)認(rèn)證機(jī)制通常需要在數(shù)據(jù)包后附加多個MAC，這種方法計算復(fù)雜、能耗大。本文基于網(wǎng)絡(luò)分層管理的體系結(jié)構(gòu)提出一種分組協(xié)商的數(shù)字水印算法。通過對傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)密集的簇進(jìn)一步分組，使組內(nèi)節(jié)點(diǎn)以協(xié)商方式構(gòu)造待嵌入的水印信息，每個節(jié)點(diǎn)獨(dú)立地對待傳輸數(shù)據(jù)以取模運(yùn)算方式嵌入水印。分析與實(shí)驗(yàn)表明該算法嵌入的水印對網(wǎng)內(nèi)有損數(shù)據(jù)處理具有一定

3、的魯棒性，同時對于入侵者非法篡改數(shù)據(jù)具有一定的脆弱性，能有效鑒別采集的數(shù)據(jù)是否遭受惡意篡改或偽造。
　　 (2)應(yīng)用中一些對完整性要求非常嚴(yán)格的數(shù)據(jù)(如軍事信息等)，在認(rèn)證后必須能夠進(jìn)行無損的恢復(fù)。本文針對數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性要求提出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于差分?jǐn)U展的可逆水印算法。算法特別針對網(wǎng)絡(luò)部署的空間開放性和節(jié)點(diǎn)本身有限的防御能力等問題將整體水印分為一定數(shù)目的片段，并由各組節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)化處理使所有的片段呈隨機(jī)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(diǎn)和終端間用一對同步的隨機(jī)序列發(fā)生器解決了對數(shù)據(jù)的新鮮性鑒別問題。
　　 (3)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個基于OMNeT++仿真軟件的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)字水印仿真系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)以分組協(xié)商方式構(gòu)造待嵌入的水印信息，并將感知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)回基站進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)顯示，基站能夠跟據(jù)節(jié)點(diǎn)所嵌入的水印對網(wǎng)絡(luò)收集到的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性與可靠性認(rèn)證，保障了數(shù)據(jù)的安全性。最后本文基于TinyOS系統(tǒng)在Micaz節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了一個無