[发明专利]一种基于信息隐藏的无线图像传感网安全节能通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于数字图像信息隐藏技术应用于无线多媒体传感器网络的安全节能通信方法，属于无线多媒体传感器网络安全与通信领域。

背景技术

众所周知，物联网由感知层、网络层和应用层组成。前两层是基础，第三层是应用，网络层有因特网、移动通信网和卫星通信网等成熟的通信网络作为支撑，已有很多高效、可靠、安全的通信技术能够把感知层采集的数据传输到目的地。然而，感知层是物联网的重要基础，怎样才能把感知层采集的数据（例如无线传感器网络采集的数据）高效、可靠、安全的传输给基站（汇聚节点）在很大程度上制约着物联网的发展。

无线传感器网络是物联网感知层最核心的支撑网络，而无线多媒体传感器网络是一种既能感知并传输简单的标量数据，又能感知并传输图像、视频等多媒体数据的特殊无线传感器网络，有助于对目标物体、目标区域更为全面、准确的监测，从而更好的完成监测任务。

在无线多媒体传感器网络中如何将采集的数据进行高效安全的传输成为当前一个急需解决的问题，但目前大多数方法主要采用传统的加密算法来实现安全传输，没有充分考虑无线多媒体传感器网络硬件以及多媒体数据自身的特点。密码学主要采用替换、置乱等技术将秘密信息原有的特性打乱，从而隐藏秘密信息原来的内容，但正是由于打乱后的这些内容的杂乱无章性，在传输过程中极易引起攻击者的注意，从而采用截获、篡改、甚至破译等攻击方式，严重影响信息的安全通信，因而只能靠增加密钥长度和加密算法复杂度来提高秘密数据的安全性。同时，对密钥进行管理也需要大量的开销，这仅在具有高性能处理器和足够能量的互联网上才能广泛应用。在无线多媒体传感器网络中，由于节点计算能力、存储能力、电源能量、通信能力都有限，密码学技术不能得到广泛而充分的应用。而信息隐藏技术则是将秘密信息嵌入到攻击者不感兴趣的公共载体中，其原理相当于生态环境中的变色龙进行自我保护是一样的，使攻击者无法察觉出秘密信息的所在，并且隐藏算法的复杂度远小于加密算法的复杂度。因此，在多媒体传感器网络中可利用多媒体数据的冗余性，将秘密信息嵌入其中进行透明传输，既能保证秘密信息的安全性，还能提高采集数据的传输效率。特别的，本发明专利将针对无线多媒体传感网中的图像传感网提出一种信息隐藏的安全传输节能方法。

发明内容

技术问题：本发明针对现有无线多媒体图像传感器网络数据传输的问题，提出了一种基于信息隐藏的无线图像传感网安全节能通信方法，即利用数字图像信息隐藏技术将秘密信息嵌入到数字图像中，实现图像数据的安全节能通信，延长传感器网络的生命周期。

技术方案：采集周期定义：采集数据的一段固定时间间隔，可周期性重复。

每个无线图像传感器网络的节点由数据采集模块、数据处理模块、电源模块和无线通信模块四部分组成（具体案例可见图1）。各个模块分工合作，既相互独立又相互联系，数据处理模块根据在一个采集周期内数据采集模块采集数据的秘密性决定载体图像、秘密图像和其他秘密标量数据，然后对秘密信息进行信息隐藏后传给无线通信模块直接发送或通过其他节点转发给基站，基站就可以通过其他网络传给服务器，进而实现监测与控制，网络体系结构图可见图2。

方法流程：

以一个采集周期为例，具体步骤如下：

1）网络中需要进行数据安全传输的图像传感节点利用自身的数据采集模块采集若干图像数据分别标记为C₁、C₂、…C_n（n为根据传输需求设定的某一正整数）和一些实时标量数据分别标记为S₁、S₂、…S_m（m为根据传输需求设定的某一正整数），同时将采集的数据一并传送给自身的数据处理模块。

2）该图像节点的数据处理模块根据用户请求选取k个载体图像分别标记为C_r1、C_r2、…C_rk（k为小于n的正整数），统称为C，其他剩余的图像数据和实时标量数据统称为秘密信息M，为保证隐写图像的质量，C的数据量要大于M的数据量。

3）该图像节点的数据处理模块对秘密信息M依据现有的某种加密算法进行预处理，得到加密后的比特流Bits(v)v＝1,2,…,L（L为秘密信息M的比特数）。