[发明专利]无线传感器网络中基于校验码的数据可靠性保护方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络中基于校验码的数据可靠性保护方法。通过源节点采集数据，字符分组后对比预留数据特征码，获得相应数据重要程度，并转换为二进制数；利用校验码计算公式得到校验数，结合哈希函数生成水印信息，嵌入水印后转换为无符号字符串发送。基站节点接收数据并转换为二进制数后，利用分离算法得到相关数据，若水印信息能验证一致，则数据完整可靠，并提取数据；否则利用信任度计算公式得到数据信任度。若数据信任度大于预存信任度阈值，则数据可靠性满足预设标准，可提取数据，否则丢弃该包。本发明能判断出在任何情况下的数据是否丢失或窜改，结合实际情况还原数据信息，有效避免重发，起到节约耗能作用，延长网络生命周期。

主权项

1.一种无线传感器网络数据中基于校验码的数据可靠性保护方法，其特征在于，所述的无线传感器网络中设有若干个传感器节点，所述传感器节点分为基站节点和源节点，均在其可通信范围内，基站节点中预设信任度阈值Y及源节点中预存数据特征码；一、数据生成步骤如下：1)每个源节点向其周围采集数据；2)根据采集数据，以每两个字符为一个字符分组的方式进行分组，并将采集数据与预存数据特征码对比，得其相应1位重要程度布尔值，其中若该重要程度布尔值为1，则代表重要，若该重要程度布尔值为0，则代表不重要；3)根据采集数据，以去除每字符所对应8位二进制数首位冗余0的方式进行优化，即每个字符表示为7位二进制数；4)根据每个字符分组，将其相应1位重要程度布尔值存于分组后面，生成15位字符分组二进制数串group_binstr；5)根据分组二进制数串group_binstr，将所有字符分组二进制数串合并，生成字符二进制数串char_binstr＝∑group_binstr；二、校验码生成步骤如下：1)根据步骤一中生成的字符分组二进制数串group_binstr，利用校验数计算公式，可得每个字符分组所相应的校验数groupchecknum；所述校验数计算公式如下：其中groupchecknum表示字符分组二进制数串所相应的校验数，Weight表示字符权值，CharNum表示校验数集；2)根据每个字符分组所相应的校验数groupchecknum，以每个校验数用相应4位二进制数替换的方式，生成相应校验码二进制数串groupcheck_binstr；三、水印生成步骤如下：1)根据步骤一中的字符分组二进制数串group_binstr和步骤二中相应的校验码二进制数串groupcheck_binstr，合并成链接二进制数串mergegroup_binstr＝{group_binstr，groupcheck_binstr}；2)根据链接二进制数串mergegroup_binstr，将所有字符分组链接二进制数串mergegroup_binstr合并，生成合并二进制数串merge_binstr＝∑mergegroup_binstr；3)根据合并二进制数串merge_binstr，利用哈希函数F(merge_binstr)生成16位水印信息二进制数串wminfo_binstr；四、字符转换步骤如下：1)根据步骤三中合并二进制数串merge_binstr和步骤三中水印信息二进制数串wminfo_binstr，合并成数据二进制数串data_binstr＝{merge_binstr，wminfo_binstr}；2)根据数据二进制数串data_binstr，采用在其尾部补足1的方式，使得数据二进制数串data_binstr的长度满足8的倍数，进而生成安全二进制数串security_binstr；3)根据安全二进制数串security_binstr，以每8位二进制数转换为1个无符号字符方式，生成安全字符串security_uchar；五、数据分离步骤如下：1)基站节点接收每个源节点发送的安全字符串，将其转换为接收二进制数串receive_binstr；2)根据接收二进制数串receive_binstr，利用数据分离算法，可得分离字符二进制数串sepchar_binstr，分离重要程度二进制数串sepimport_binstr，分离校验码二进制数串sepcheck_binstr及分离水印信息二进制数串sepwminfo_binstr；其中数据分离算法如下：a)根据接收二进制数串receive_binstr长度，若其长度除以19的余数为0，则不处理，否则去除接收二进制数串receive_binstr尾部长度为余数的部分数据；b)从接收二进制数串receive_binstr提取最后16位信息，该16位数据为水印信息，将其存储到分离水印信息二进制数串sepwminfo_binstr中；c)从接收二进制数串receive_binstr在每19位中提取前14位信息，该数据为字符信息，并将其存储到分离水印信息二进制数串sepchar_binstr中；d)从接收二进制数串receive_binstr在每19位中提取前第15位信息，该数据为重要程度信息，并将其存储到分离重要程度二进制数串sepimport_binstr中；e)从接收二进制数串receive_binstr在每19位中提取后4位信息，该数据为校验码信息，并将其存储到分离校验码二进制数串sepcheck_binstr中；f)输出分离水印信息二进制数串sepwminfo_binstr，分离水印信息二进制数串sepchar_binstr，分离重要程度二进制数串sepimport_binstr，分离校验码二进制数串sepcheck_binstr；3)根据分离字符二进制数串sepchar_binstr，分离重要程度二进制数串sepimport_binstr和分离校验码二进制数串sepcheck_binstr，合并成分离数据二进制数串sepdata_binstr；4)根据分离数据二进制数串sepdata_binstr，利用哈希函数F(sepdata_binstr)生成16位数据水印二进制数串datawminfo_binstr；六、数据校验步骤如下：1)根据步骤五中数据水印二进制数串datawminfo_binstr和根 据步骤五中分离水印信息二进制数串sepwminfo_binstr进行对比验证，若完全相同，则接收数据可靠无误，否则接收数据不可靠有误；2)若接收数据无误，则根据步骤五中分离字符二进制数串sepchar_binstr，以在每7位之前添加1位0的方式还原字符ASCII码，并由此还原数据；3)若接收数据有误，则根据步骤五中分离字符二进制数串sepchar_binstr及步骤五中分离重要程度二进制数串sepimport_binstr，以每7位字符二进制数串尾随1位重要二进制数串的方式，生成待校验二进制数串waitcheck_binstr；4)根据待校验二进制数串waitcheck_binstr，以每15字符为一组的方式进行分组，得到分组待检验二进制数串groupwaitcheck_binstr，即waitcheck_binstr＝∑groupwaitcheck_binstr；5)根据分组待检验数据groupwaitcheck_binstr，利用步骤二中校验数计算公式，可得每个分组所相应的校验数groupwaitchecknum；6)根据每个字符分组所得到的校验数groupwaitchecknum，以每个校验数用相应4位二进制数替换的方式，生成校验码二进制数串groupfinishcheck_binstr；7)根据校验码二进制数串groupfinishcheck_binstr、步骤五中分离校验码二进制数串sepcheck_binstr及步骤五中分离重要程度二进制数串sepimport_binstr，利用信任度计算算法，计算出信任度X；信任度计算算法如下：a)初始化信任度X为100，重要程度1的个数NUM1为0，重要程度0的个数NUM0为0；b)遍历分离重要程度二进制数串sepimport_binstr，若重要程度为1，则重要程度1的个数NUM1加1，若重要程度为0，则重要程度0的个数NUM0加1；c)依次比较校验码二进制数串groupfinishcheck_binstr和分离校验码二进制数串sepcheck_binstr，若完全相同，则不处理，若不相同且对应的重要程度为1，则X减去1.0/NUM1*75，若不相同且对应的重要程度为0，则X减去1.0/NUMO*25；d)输出信任度X；8)根据计算出信任度X和预存信任度阈值Y，若X不小于Y，则数据被破坏的影响程度不大，且可靠性在可接受范围内，根据步骤五中分离字符二进制数串sepchar_binstr，以在每7位之前添加1位0的方式还原字符ASCII码，并由此还原数据，否则丢弃该数据。