[发明专利]一种无线传感器网络可信数据汇集方法

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络可信数据汇集方法，属于信息安全领域。本方法搭建的无线传感器网络结构包括L个普通节点和一个汇聚节点Sink，各个普通节点被部署在监测区域用以感知监测数据，汇聚节点Sink接收来自监测区域的数据并恢复以及进行恶意节点的检测，本方法采用的是树状路由结构。各无线传感器网络的节点获取自身感知读数，汇聚节点Sink接收到所有信息，汇聚节点Sink采用正交匹配追踪算法进行稀疏恢复。汇聚节点Sink要求所有普通节点将此次数据汇聚过程中接收到的和发送过的数据上传，汇聚节点接收到数据后计算，得出恶意节点的位置后做出相应调整。本发明在保证数据传输过程中低能耗性能的同时，保证了数据采集的安全性。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络可信数据汇集方法，属于信息安全领域，尤其属于无线传感器网络数据汇集技术领域。

背景技术

目前，无线传感器网络(WSNs)被人们看作是人类社会和物理世界连接的桥梁。成千上万的传感器节点被部署在不同的区域形成网络，并对目标区域进行监测，采集数据并汇聚到汇聚节点Sink。传感器网络数据采集更是广泛应用于各个领域，比如环境监测、入侵检测等。但是由于节点的能量有限，能量的消耗问题往往是网络寿命的瓶颈。因此，如何延长网络的生命周期以及在汇聚节点更加精确地获得数据便成为了设计无线传感器网络最大的挑战。而能量消耗主要来自数据感知、数据处理以及数据通信，其中以数据通信能量消耗最多。因此，减少数据通信的能量消耗是延长网络生命周期的关键。

无线传感器网络中传感器读数之间的空间相关性导致数据在适当的表示基上具有稀疏的特性。因此，压缩感知(CS)理论逐渐应用在无线传感器网络数据采集中，并成为降低能量消耗的关键技术。近年来，越来越多的基于压缩感知理论的数据采集方案被学者提出来。虽然这些方案都有效降低了无线传感器网络中的能耗问题，大大提升了数据采集的效率。但是，在实际应用中，传感器并不处于一个安全环境，极易遭受各种恶意攻击。在无线传感器网络中常见的攻击就是存在一定的恶意节点在数据传输过程中篡改数据，导致数据采集失败。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明基于压缩感知技术和加密的Hash链技术提供了一种可信的数据采集技术，在保证数据传输过程中低能耗性能的同时，保证了数据采集的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种无线传感器网络可信数据汇集方法。本方法搭建的无线传感器网络结构包括L个普通节点和一个汇聚节点Sink，各个普通节点被部署在监测区域用以感知监测数据，汇聚节点Sink接收来自监测区域的数据并恢复以及进行恶意节点的检测，本方法采用的是树状路由结构。无线传感器网络中的节点用N_i表示，i是节点N_i在无线传感器网络中的ID；节点N_i的感知读数用x_i表示。具体实施步骤如下：

步骤一、各无线传感器网络的节点获取自身感知读数，并计算相应数据并在网络中传输，分为两部分：

1)对于叶子节点N_i，计算V_i＝φ_ix_i,h_i＝H(x_i,sk_i)，然后N_i将V_i,h_i用与父节点的共享密钥加密并广播。

2)非叶子节点N_i接收来自子节点的信息，并用与子节点的共享密钥解密得到的加密信息以获取并计算然后N_i将V_i,h_i用与父节点的共享密钥加密并广播。