无线传感器网络的安全数据融合技术研究

【摘要】无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是由部署在监测区域的资源受限节点通过无线通信的方式形成的多跳自组织网络。数据融合技术是无线传感器网络的关键技术之一，它可以去除网络中的冗余信息，减少数据传输量，从而有效地提高整个网络的能量和带宽效率。然后，无线传感器节点的计算能力、存储能力和能量供应都非常有限，且所有的节点都通过无线自组织的方式形成网络。因此，无线传感器网络的数据融合过程极易受到各种类型的攻击。攻击者可以通过窃听的方式来获得网络中传输的数据信息，或者俘获网络中的合法节点，并冒充该节点向网络中注入虚假信息，致使基站获得错误的融合结果，进而对网络产生错误的判断。近年来无线传感器网络越来越多地应用于军事、金融以及医疗等信息敏感领域，确保数据融合过程的安全也因此变得至关重要。传统的安全数据融合方案大多从机密性性和完整性两个方面为融合中的数据提供安全保障。但是这些方案存在安全等级低、能量开销大等问题。针对这些问题，本文从提高网络安全等级和降低网络能量消耗这两个角度对无线传感器网络的安全数据融合技术进行研究。本文的主要工作如下：1.介绍了无线传感器网络和数据融合技术的基本概念。研究了经典的安全数据融合方案，并对它们的优缺点以及所使用的技术和能抵御的攻击类型进行了详细的分析和比较。2.研究了数据融合及认证协议（DataAggregationandAuthentication，DAA）。并在此基础上提出了基于错误信息检测的隐私保护安全数据融合算法（ConcealedDataAggregationwithFalseDataDetection，CDA-FDD）。CDA-FDD算法将错误信息检测的思想应用于分簇型无线传感器网络中，并利用基于公钥的同态加密机制为数据提供端到端的隐私保护。在数据收集的过程中，该算法可以实时地检测并丢弃数据融合过程中注入的虚假信息，为网络减少了不必要的传输开销，提高了数据融合的精度。仿真结果表明，CDA-FDD算法在提高网络安全等级的同时降低了能量消耗。3.研究了可恢复原始数据的隐私保护安全数据融合算法（RecoverableConcealedDataAggregation，RCDA）。针对RCDA算法传输开销大的问题，本文提出了基于参考值的可恢复隐私保护安全数据融合算法（Reference-basedRecoverableConcealedDataAggregation，R-RCDA）。R-RCDA动态地为网络中的每一个节点设定下次传输的参考值，并通过传输采样值和参考值之间的差值来减少网络中的数据传输量。仿真结果表明，R-RCDA算法可以有效地减少数据传输量，提高整个网络的能量和带宽效率。
【作者】徐浚诚；
【导师】游林；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】无线传感器网络；安全数据融合；错误信息检测；数据恢复；参考值；

【参考文献】
[1]李丽,严正,王兴志,阮前途,王伟.基于A-S-C模式的紧急控制策略[J].电力系统自动化,2009,05:7-11.
[2]孟钟捷.从德国范式看公众史学争议的起因、进程与影响[J].江海学刊,2014,02:157-161+239.
[3]李虹儒.基于居民归属感的居住区景观设计[D].中南林业科技大学,风景园林,2013,硕士.
[4]沈玉辉.航空航天典型零件高速切削数据库[D].哈尔滨理工大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[5]杨童奥.BMP4和FGF5两基因对鹅毛囊及羽毛发育作用的研究[D].吉林农业大学,动物遗传育种与繁殖,2012,硕士.
[6]张珊珊.Al-Mg-Si合金铸态组织及其铸锭均匀化处理研究[D].东北大学,材料学,2011,硕士.
[7]尹航,娄世峰.战场侦察图像的获取和融合处理技术[J].现代军事,2003,05:54-56.
[8]王辉.山东省物流业的产业关联效用分析与启示[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[9]刘会婷.恐怖元素在平面广告设计中的应用研究[D].浙江理工大学,设计艺术学,2012,硕士.
[10]张道明,刘继旺.谈谈土壤腐蚀[J].油田地面工程.1990(06)
[11]岑武.波轮洗衣机内筒生产线关键工艺研究与分析[D].湖北工业大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[12]李继祥.中国证券市场风险的VaR度量与分析[D].东北财经大学,数量经济学,2003,硕士.
[13]郭咪咪.紫薯多糖的分离纯化及抗氧化性研究[D].河南科技大学,粮食、油脂及植物蛋白工程,2013,硕士.
[14]崔凯楠,郑晓龙,文丁,赵学亮.计算实验研究方法及应用[J].自动化学报,2013,08:1157-1169.
[15]张德楠.喀斯特地区两个重要造林树种的种子萌发和幼苗生长研究[D].广西师范大学,生态学,2013,硕士.
[16]曹冰.巴西橡胶树HSP70基因的克隆与表达分析[D].海南大学,发育生物学,2014,硕士.
[17]何飞冶.中小企业创新型人力资本投资模型研究[D].沈阳理工大学,企业管理,2012,硕士.
[18]林娜青.H港集装箱码头物流系统仿真集成优化研究[D].广东外语外贸大学,企业管理,2013,硕士.
[19]谭明友,邴进营,金学新,张日华.山东北部滨海地区负反转断层及古生界负反转结构成因分析[J].石油地球物理勘探,1996,06:844-850+906.
[20]赵楠楠.国际贸易与环境保护相结合的法律问题研究[D].大连海事大学,国际法学,2004,硕士.
[21]张会江.导航器标定测量装置研制与测量误差分析[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[22]杨晓喻.氧化锌—石墨烯杂化材料的性能和机理研究[D].中国科学技术大学,2014.
[23]朱琳.从伦理的角度探讨中国在晚清到五四前后对法国文学的译介[D].华东师范大学,法语语言文学,2013,硕士.
[24]蒋贤臣.辽宁省装备制造业技术创新能力评价的实证研究[D].沈阳师范大学,企业管理,2013,硕士.
[25]李秋婷.人脸图像中特征提取方法的研究[D].东北大学,应用数学,2010,硕士.
[26]缪伟.露天矿抛掷爆破—单斗卡车工艺关键技术研究[D].内蒙古科技大学,采矿工程,2014,硕士.
[27]黄雪安,张优云.基于专利的知识获取系统研究[J].计算机应用,2003,10:59-61.
[28]薛伟.WES方法及其在风险度量中的应用[D].北方工业大学,应用数学,2013,硕士.
[29]李鹏程.动车组状态维修关键技术研究与实现[D].北京交通大学,2015.
[30]徐文福.科里奥利质量流量计信号处理与驱动方法的研究[D].合肥工业大学,检测技术与自动化装置,2004,硕士.
[31]冒昌银.UHF RFID零中频接收机混频器和压控振荡器的研究与设计[D].南京邮电大学,电路与系统,2013,硕士.
[32]赵平,孙谷畴,曾小平.适度高温下亚热带阔叶树种叶片的光合速率和吸收光能的分配(英文)[J].植物生态学报,2008,02:413-423.
[33]侯蕾,韩小贤,郑学玲,刘翀,逯蕾.球磨损伤处理对土豆淀粉糊性质的影响[J].河南工业大学学报(自然科学版),2014,06:30-34.
[34]刘霞.论日本浮世绘对惠斯勒绘画的影响[D].渤海大学,美术学,2013,硕士.
[35]倪明放,高石云,武欣嵘,童玮.求不相交QoS路由的一种整数线性规划方法[J].控制与决策,2012,10:1597-1600.
[36]宋怡.基于优势转换的钢铁企业竞争力研究[D].石家庄经济学院,企业管理,2012,硕士.
[37]张云江.政府面对网络媒体冲击的困境分析与对策研究[D].云南大学,公共管理,2012,硕士.
[38]李彬彬.循环miR-185对临床肝纤维化诊断价值的研究[D].第二军医大学,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[39]张大伟.危险驾驶罪研究[D].东北师范大学,刑法学,2012,硕士.
[40]孟凡钦,张士芳,宋万超,高小安.渣罐喷涂新工艺试验与试生产[J].钢铁研究.1996(01)
[41]黄雪燕.互联网对涉网年轻群体自杀的影响及其防控[D].华侨大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[42]王星.酸性体系中金属的缓蚀剂研究[D].武汉工业学院,应用化学,2012,硕士.
[43]杨彩霞.转型领导与组织聚变的关系及其在学校中应用的研究[D].浙江师范大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[44]卢朋.基于全生命周期的LEP风险识别与信息集成系统设计[J].经济体制改革,2014,05:120-123.
[45]唐绍春,江涛,潘志超,卢樟锋,方家宏.建筑淤土制备免烧陶粒的可行性研究[J].山西建筑,2014,28:116-117.
[46]陈欢.EEG信号采集系统前端读出电路设计[D].苏州大学,集成电路工程（专业学位）,2014,硕士.
[47]关志杰.注塑机专用机械手的设计与虚拟样机仿真[D].陕西科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[48]吕丽娃.对萨满面具与现代材料相结合的探索[D].东北师范大学,艺术学,2012,硕士.
[49]周明明.ERK1/2信号通路的变化对小胶质细胞功能及其膜表面TNFR表达的影响[D].大连医科大学,内科学,2012,硕士.
[50]陆永卿.我国信托财产法律制度研究[D].上海社会科学院,法学,2012,硕士.