[发明专利]一种保障物联网数据融合信息安全的方法

说明书

技术领域

本发明属于物联网领域，具体涉及一种保障无线传感器网络数据融合信息安全的方法。

背景技术

无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点构成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知到的信息，并发给观测者。

无线传感器网络的主要任务是将网络中传感器节点采集的数据传送给基站。达成该任务最简单方式是直接发送给基站，即网络中每个节点把采集到的数据直接发送给基站。然而对于远离基站的传感器节点，节点传送数据消耗能量大，将使节点很快死亡，为解决此问题，一系列以节约能量为目的的数据收集算法相继被提出。

现有的安全数据融合方案注重数据的验证和认证，在一定程度上克服了无线传感器网络中能量约束，去除冗余信息，减少网络中的数据传输量，从而节省节点能量，延长传感器网络的生命周期。然而现有安全数据融合方案同样明显的是，为保障融合信息的可靠性，添加了复杂的运算，增加了网络的时延、降低了网络的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的无线传感器网络中数据融合方法运算复杂，防篡改能力低、网络时延大、网络的鲁棒性降低等安全问题，提出一种应用于物联网安全数据融合的监督机制，用以保证融合信息的完整性和真实性，以应对以往数据融合机制中恶意丢弃、篡改报文的安全威胁。为实现上述目的，本发明提供了一种保障物联网数据融合信息安全的方法，具体步骤为，在监督节点周期的节点选取阶段选取监督节点与聚合节点，聚合节点、监督节点选定后发送确认报文汇报给基站，基站分别回复确认报文，使得该簇内的聚合节点处于激活状态，同时使监督节点处于休眠状态；

在监督节点周期的数据融合阶段，聚合节点采集本族内信息并进行融合得到融合信息上传基站，监督节点也同时对本族内信息进行融合并上传基站，基站对聚合节点融合信息和监督节点融合信息进行比对，如两者融合信息不相同，则聚合节点作为不可信聚合节点予以撤销，并对全网广播。

所述的聚合、监督节点的选取既可由基站指定，也可以由节点在其簇内自发选举。自发选举方式具体为：节点首先生成一个随机数，而后将自己的能量值和随机数值加入到聚合节点请求报文、监督节点请求报文中向一跳范围内的节点(邻居节点)发送；每个节点接收到其邻居节点的聚合、监督请求报文，首先解析并判断发送节点的能量值，相互比对并最终选取能量最大的节点作为本簇内的聚合节点，能量次小的节点作为该簇内的监督节点；若有两个或两个以上的节点能量值相等时，根据随机数值最小的原则来决定该簇内的聚合节点和监督节点，即：随机数值最小的节点作为聚合节点，随机数次小的节点作为监督节点；若两个或两个以上节点能量值和随机数值都相等时，则这些节点再次生成随机数，依据随机数值最小的节点作为聚合节点，随机数值次小节点作为监督节点的原则两两协商直到选出该簇内的聚合节点和监督节点。聚合节点、监督节点选定后发送确认报文汇报给基站，基站分别回复确认报文，使得该簇内的聚合节点处于激活状态，同时使监督节点处于休眠状态，目的是节省网络能量并等待激活指令以执行监督功能。

监督节点周期T_s根据公式：且T_c＝T_s确定。

其中，T_m为该簇内普通节点的通信周期，T_c、T_c为聚合节点周期、监督节点周期。T_c、T_c均大于等于聚合节点、监督节点簇内的所有节点T_m的通信周期之和，目的是为确保在此周期内至少完成一次监督过程和聚合过程。即需同时更新本簇内的聚合节点和监督节点以保证网络通信过程的安全性。

当确定聚合节点周期和监督节点周期，且聚合节点、监督节点选取完成后，网络开始执行安全数据融合阶段。在此阶段，聚合节点对一跳范围内普通节点(邻居节点)上传到聚合节点的数据进行数据融合。