[发明专利]无线传感器网络节点与网关的多线程通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络技术领域，具体地说涉及无线传感器网络节点与网关的多线程通信方法。

背景技术

无线传感器网络在实际应用中经常要与其它信息设备进行。通信连接。例如用户手持PDA在网络覆盖的区域行走，可以通过接入互联网访问远程无线传感器网络中的温度传感器上的温度信息。w SN(无线传器网络)中监测的数据有时需要通过Internet发送到上层服务器进行分析、处理，同时上层服务器端有时需要将相关命令下发到W SN中的节点以实现相关任务操作有些应用系统中，不同类型的w SN节点问也需要相互协调通信以实现信息共享。这些都需要W SN实现与不同类型网络间的互联。实现异常网络间互联的最佳设备是网关。特别在WSN接入互联网的应用中，网关的地位异常特殊，作用异常关键。网关经常担当网络间的协议转换器、不同类型网络的路由器、全网数据聚集、存储、处理器等重要角色，成为网络间连接的不可缺少的纽带。无线传感器网络一般工作在野外，信息传输采用无线传输，其安全问题异常突出，因此设计出安全的网关是整个W SN设计中的重要一环。随着Zigbee无线传感器网络技术的广泛应用，利用无线传感器网络进行各种场合的数据采集管理、控制感测环境中的各种传感装置，逐渐成为热点研究课题.目前基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络多为适用于短程的无线局域网协议…，有利于一些特殊场合数据的远程传输。因此日前无线传感器网络大多借用现有网络基础设施(如Internet、GPRS等)完成数据传输，这种方式数据传输成本较高、覆盖范围有限J，已经不能适应当前无线传感器网络的发展需要。

发明内容

针对上述技术存在的不足，本发明提供一种无线传感器网络节点与网关的多线程通信方法。使用了Logistic混沌映射来产生密钥，再通过异或运算来混沌扰乱传感器传向网关和网关传向传感器网络的信息。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：无线传感器网络节点与网关的多线程通信方法由以下几个步骤完成：

第一步：安全网关模型；由于WSN中数据信息在进入网关前全部采用混沌密码系统进行了加密扰乱，用户无法得到正确的数据信息。因此，WSN的信息在进入网关后需要进行混沌解密，用户才能得到正确的原文。在W SN中的传感器中，首先将数据信息转化为二进制比特流，再用生成的混沌序列对这个二进制比特流以异或方式进行加密置乱，得到经加密处理的二进制序列密文。在密文进入网关后，在网关中采用与加密序列相同的混沌序列对密文再一次进行异或，得到原文。

第二步：信息的加密与置乱算法；为了提高数据的安全性，利用混沌信号作为密钥流对数据信息进行置乱。采用Logistic映射法生成混沌序列，再将混沌序列与数据的二进制序列进行模2加运算，得到经加密处理的二进制密文。

第三步：信息的解密算法，上述算法给出了基于混沌序列的一种安全网关设计新方法，

由于WSN中的数据信息在W SN向空间发射前已通过混沌序列进行了加密扰乱，对攻击者来说，即使获取了密文信息，也不能破解。由于采用Logistic映射法生成混沌序列，混沌序列可生成无限长的二进制序列来对数据信息进行不问断加密，实现了真正意义上的一次一密”。而“一次一密”在理论上目前是无法破解。

本发明的优点：网关设备可以实现多个具有感知能力、计算能力、实时通信能力的传感器节点组成的嵌入式无线局域网网络的数据包转发、中继等功能，完成区域网络的远程线性传递的无线网关装置。可在一些采集节点密集、流量较大、公众网络没有覆盖的地区实现传感器网络组网。

具体实施方式

网关的硬件部分主要由电源电路、微处理器电路、Zigbee无线通讯电路、数据存储电路、接El电路、其它外围电路构成；软件部分包括Zigbee/802.15.4协议栈程序、主控制程序、数据包处理程序、线性组网协议、接口检测程序.所述硬件部分采用C8051F340微处理器，内嵌USB与SPI接口，完成对整个网关电路的控制；软件部分采用标准Zigbee协议栈完成无线通讯模块的网络链接，并采用自适应路由选择协议完成无线传感器网络的线性组网，并在此协议上完成多个传感器节点数据包的传输及转换。网关的核心控制CPU采用Cygnal公司的C8051F340，工作电压为+3.3V，是一款完全集成的混合信号系统级MCU芯片.采用高速、流水线结构的与8051兼容的CIP.51内核(可达25MIPS)；具有64K字节可在系统编程的FLASH存储器，4352(4096+256)字节的片内RAM；并提供硬件实现的USB控制器、SPI、SMBus/IIC和两个UART串行接口；片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试，为系统的设计提供了方便J.无线网关由微处理器C8051F340进行整体控制，通过USB、串行接口电路完成数据的读入和采集，并控制数据存储电路完成采集、转发数据的保存，同时根据命令需求控制Zigbee无线通信模块完成数据的转发，根据自行设计的无线网关通信协议完整无线网络的线性组合。