無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量有效的安全數(shù)據(jù)匯聚方法研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，收集的信息量大，存在冗余數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、通信能量以及攜帶的能量都十分有限。數(shù)據(jù)匯聚是針對(duì)冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)內(nèi)處理，減少數(shù)據(jù)傳輸量，減少能耗的重要技術(shù)之一。然而，在戰(zhàn)場(chǎng)等非可信環(huán)境或?qū)煽啃砸蠓浅８叩沫h(huán)境中，數(shù)據(jù)匯聚也帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。本文著重研究傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效的安全數(shù)據(jù)匯聚問題。 根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，本文從均衡整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存期的角度考慮，提出了基于最大堆的

2、數(shù)據(jù)匯聚路由協(xié)議。協(xié)議根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量和數(shù)據(jù)傳輸距離兩個(gè)參數(shù)建立數(shù)據(jù)匯聚路徑，將傳輸能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)作為上層的匯聚節(jié)點(diǎn)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗，從而延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。部署在敵對(duì)環(huán)境中的傳感器節(jié)點(diǎn)可能會(huì)被俘獲，被俘獲的節(jié)點(diǎn)可以偽造和篡改數(shù)據(jù)，給傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)匯聚帶來了安全問題。消息驗(yàn)證碼（Message Authentication Code，MAC）是一種有效防止數(shù)據(jù)偽造和數(shù)據(jù)篡改的安全技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的MAC生成算法往往生成較長的M

3、AC，不適合帶寬有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此，本文提出一種適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC生成算法。算法通過位運(yùn)算和邏輯移位進(jìn)行數(shù)據(jù)替換，從而得到與驗(yàn)證數(shù)據(jù)長度無關(guān)的定長MAC，有效減小了MAC的數(shù)據(jù)傳輸量。最后，應(yīng)用MAC生成算法和延遲匯聚、延遲認(rèn)證在最大堆的多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了一種安全數(shù)據(jù)匯聚方法。 本文根據(jù)研究的網(wǎng)絡(luò)模型用程序進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明：基于最大堆的數(shù)據(jù)匯聚路由協(xié)議能較好地平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，延長網(wǎng)絡(luò)生存期。基于編碼的MAC生