[发明专利]一种无线传感器网络信息隐藏方法

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络信息隐藏方法，属于无线通信技术领域。该方法能够实现无线传感器网络中敏感数据信息的隐藏传输，同时，在具有一定丢包率的情况下，敏感数据信息也能够被重构出来。本发明具有敏感数据隐藏过程简单，提取过程复杂的特点，因此能够很好地适用于无线传感器网络结构特点。在传感器节点端，能量和计算能力有限的传感器节点仅采用简单的矩阵线性运算就能实现敏感数据信息的嵌入；而资源充沛的基站利用相对复杂的重构算法重构原始信号，实现数据的隐秘传输过程。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种无线传感器网络信息隐藏方法。

背景技术

无线传感器网络是由许多的微型传感器节点构成，面向任务的无线自组织网络。这些节点被密集部署到指定区域，通过自组织方式形成的多跳无线网络，用来感知、采集和处理监测区域内的环境信息和目标数据，并将采集和感知到的信息和数据传送给终端用户或监控中心，协作完成指定的任务。无线传感器网络作为21世纪最具影响力的技术之一，在许多新兴领域的应用有着传统信息技术不能比拟的优势，随着信息技术的不断发展，无线传感器网络必将在人类的社会生活中产生越来越重要的影响，特别是其作为物联网的主要组成部分，更显示出了不可估量的发展前景。

近年来，随着基于无线传感器网络技术的物联网在国内外的迅猛发展，其在通信和协议设计应用领域越来越广泛。在许多军事、物流、环境监测和敏感地区等场合，传感器采集的数据往往具有高保密性要求，这些数据如果被恶意第三方截获，将危及到传感网的安全性。因此，在多种情况下，通常需要采取必要的措施来保护传感网中的隐秘数据。从无线传感器网络自身的体系架构上看，传感器节点在部署环境恶劣，无线通信信道开放性，节点自身计算和存储资源有限性无法加载复杂的安全与隐私保护策略，这些因素都容易导致无线传感器网络节点容易发生隐私泄露等安全隐患，因此隐私保护是一个极其重要的因素来确保无线传感器网络的安全通信，尤其当无线传感器网络应用于军事领域及复杂环境安全监测等特殊应用。

在传统的信息隐藏机制中，主要通过时域变换或者频域变换算法将敏感数据信息嵌入到常规信息中，从而达到不被恶意第三方截获的目的。然而，该方法还存在两个方面的问题：首先，在应用嵌入算法之前，敏感数据信息仍然需要通过对称加密的方式进行加密；其次，在传输过程中出现数据丢包情况下，敏感数据信息难以被重构出来。此外，敏感数据信息的嵌入和提取算法的复杂度和开销相差不大，不适应传感网的结构特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线传感器网络信息隐藏方法，该方法能够实现无线传感器网络中敏感数据信息的隐藏传输，适合传感器网络节点资源受限的特点。同时，在具有一定丢包率的情况下，敏感数据信息也能够被重构出来。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无线传感器网络信息隐藏方法，该方法包括以下步骤：

S1：初始状态下，基站为每个传感器节点i生成并预配置一个身份ID_i信息和相关参数，网络中节点通过与基站进行协商生成与基站共享的嵌入密钥K_i；

S2：分布在无线传感器网络中的传感器节点负责采集监测环境中的常规监测对象信息E和敏感数据信息S；

S3：将采集到的敏感数据存储在缓冲区，当缓冲区满时，利用与基站共享的密钥K_i生成高斯随机矩阵Φ_m×n对其进行编码，获得敏感数据的观测值Y_m；

S4：利用稀疏化公式对采集到的常规数据E进行稀疏化处理，得到稀疏矩阵Ψ_m×m，并构造目标传输数据f_m；

S5：将目标传输数据包通过无线传感器网络中的节点逐跳转发，直至传送到基站；