一种基于水印技术的无线传感网安全传输的方法 技术领域 本发明涉及一种基于水印技术的无线传感网安全传输的方法， 属于无线传感网的 信息安全领域。
背景技术 目前 WSN 安全机制的研究主要集中在 ： 密码技术、 密钥管理、 安全路由、 入侵检测 和数字水印等其它特殊安全问题。
研究发现通过选择合适的非对称密码算法、 合理的参数并优化后， 可应用于一定 的传感器网络中。 然而无论是对称还是非对称密钥， 当节点被俘时密钥可能会泄露， 从而将 导致整个网络受到威胁。
数字水印技术与传感网以数据为中心的特点相符合， 能以很低的运算开销实现并 适合于传感器网络的大规模和动态性的特点， 并能容忍传感器网络的网内处理对数据内容 的改动， 因此该技术在传感器网络安全领域具有较大的研究和应用前景。但是目前关于此 类的研究较少， 进展缓慢， 国内外传感器网络数据水印的文章也不多。
发明内容 本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足， 提供了一种基于水印技 术的无线传感网安全传输的方法。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案 ：
一种基于水印技术的无线传感网安全传输的方法， 包括如下步骤 ：
步骤 A ： 将无线传感网中各节点按照 LANCH 方法分簇 ；
步骤 B ： 建立足够分配的密钥集合， 并根据节点的分簇情况预分配密钥 ；
步骤 C ： 应用 RC4 法加密解密数据， 结合水印技术建立安全通信链路 ；
若簇内各节点与本簇头建立安全通信， 则进入步骤 C-1 ；
若不同簇内的节点建立安全通信， 则进入步骤 C-2 ；
步骤 C-1， 通过密钥预分配得到的共享密钥进行信息传送 ；
步骤 C-1-1， 簇头节点应用 RC4 法加密传感数据形成密文， 簇内节点再将密文传给 簇头节点 ；
步骤 C-1-2， 簇头节点应用 RC4 法将密文解密为传感数据 ；
步骤 C-2， 用经过预处理的时间戳做为密钥实现簇头节点间的信息传送， 具体包括 如下步骤 ：
步骤 C-2-1， 发送方簇头节点将从数据包取出的发包时间转换为时间戳并将预处 理后的时间戳作为密钥， 同时发送方簇头节点应用 RC4 法加密传感数据形成密文 ；
步骤 C-2-2， 任意取一个小于传感数据最小值的数作为阀值， 将密文逐位与设定的 阈值进行比较 ；
步骤 C-2-3， 确定嵌入水印的位置， 确定最终的传感数据流 ；
当密文值大于阀值时， 根据传感数据最后一位的奇偶性选择嵌入方式 ： 若是偶数， 则在传感数据的偶数位置嵌入， 否则在传感数据的奇数位置嵌入水印 ；
当密文值小于阀值时， 不为该传感数据加密 ；
步骤 C-2-4， 嵌入水印的数据和未嵌入水印的数据共同构成传感数据流 ；
步骤 C-2-5， 接收方簇头将密文逐位与设定的阈值进行比较， 从传感数据流中提取 时间戳， 比较时间戳与发包时间 ：
若时间戳与发包时间相同， 应用 RC4 法解密数据包内容， 并准备将数据传给另一 个簇头节点 ；
若时间戳与发包时间不同， 直接丢包。
进一步的， 本发明的基于水印技术的无线传感网安全传输的方法中， 步骤 B 的具 体实施如下 ：
步骤 B-1， 建立一个足以满足分配需求的密钥匙集合 ；
步骤 B-2， 根据已分簇组数从密钥匙集合中取出相应组数的密钥， 每组密钥组所含 有的密钥数目与每簇簇内节点数相同 ；
步骤 B-3， 簇内节点从相应密钥组中随机选取密钥并存入结点存储器， 同时每一个 簇内结点存储器里预置一个与簇头通讯的共享密钥。
本发明采用上述技术方案， 具有以下有益效果 ：
数据在加密后， 无论是簇头或簇内， 经过预处理， 都变为 16 进制， 提高传感节点的 通信量和节点的利用率 ；
原 RC4 算法加密后的数据有一定的规律， 而改进后的 RC4 算法的安全性明显比原 来的高 ； 簇间通信采用时间戳以减少信息外泄的机率， 提高传感信息的机密性和安全性， 同时水印算法对节点的计算开销少。
附图说明
图 1 为发送方在簇头节点通信时的通信流程图。具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明 ：
如图 1 所示， 一种基于水印技术的无线传感网安全传输的方法， 包括如下步骤 ：
一种基于水印技术的无线传感网安全传输的方法， 包括如下步骤 ：
步骤 A ： 将无线传感网中各节点按照 LANCH 方法分簇 ；
步骤 B ： 建立足够分配的密钥集合， 并根据节点的分簇情况预分配密钥 ；
步骤 C ： 应用 RC4 法加密解密数据， 结合水印技术建立安全通信链路 ；
若簇内各节点与本簇头建立安全通信， 则进入步骤 C-1 ；
若不同簇内的节点建立安全通信， 则进入步骤 C-2 ；
步骤 C-1， 通过密钥预分配得到的共享密钥进行信息传送 ；
步骤 C-1-1， 簇头节点应用 RC4 法加密传感数据形成密文， 簇内节点再将密文传给 簇头节点 ；步骤 C-1-2， 簇头节点应用 RC4 法将密文解密为传感数据 ；
步骤 C-2， 用经过预处理的时间戳做为密钥实现簇头节点间的信息传送， 具体包括 如下步骤 ：
步骤 C-2-1， 发送方簇头节点将从数据包取出的发包时间转换为时间戳并将预处 理后的时间戳作为密钥， 同时发送方簇头节点应用 RC4 法加密传感数据形成密文 ；
步骤 C-2-2， 任意取一个小于传感数据最小值的数作为阀值， 将密文逐位与设定的 阈值进行比较 ；
步骤 C-2-3， 确定嵌入水印的位置， 确定最终的传感数据流 ；
当密文值大于阀值时， 根据传感数据最后一位的奇偶性选择嵌入方式 ： 若是偶数， 则在传感数据的偶数位置嵌入， 否则在传感数据的奇数位置嵌入水印 ；
当密文值小于阀值时， 不为该传感数据加密 ；
步骤 C-2-4， 嵌入水印的数据和未嵌入水印的数据共同构成传感数据流 ；
步骤 C-2-5， 接收方簇头将密文逐位与设定的阈值进行比较， 从传感数据流中提取 时间戳， 比较时间戳与发包时间 ：
若时间戳与发包时间相同， 应用 RC4 法解密数据包内容， 并准备将数据传给另一 个簇头节点 ； 若时间戳与发包时间不同， 直接丢包。
进一步的， 本发明的基于水印技术的无线传感网安全传输的方法中， 步骤 B 的具 体实施如下 ：
步骤 B-1， 建立一个足以满足分配需求的密钥匙集合 ；
步骤 B-2， 根据已分簇组数从密钥匙集合中取出相应组数的密钥， 每组密钥组所含 有的密钥数目与每簇簇内节点数相同 ；
步骤 B-3， 簇内节点从相应密钥组中随机选取密钥并存入结点存储器， 同时每一个 簇内结点存储器里预置一个与簇头通讯的共享密钥。
进一步的， 本发明的基于水印技术的无线传感网安全传输的方法中， 步骤 C-1 中 的加密和解密的密钥均为簇内节点与簇头节点的共享密钥，
进一步的， 本发明的基于水印技术的无线传感网安全传输的方法中， 步骤 C-2-1 中的预处理是将时间戳处理成 16 进制流。
表 1 为利用原有 RC4 算法和本发明改进 RC4 算法对采集的白天光照数据进行传输 的比较，
白天光照 609 640 672 701 RC4 623F7D 623B74 623876 633F75 RC4’ 3E7505 1E660A 6E0063 7E3029 5 嵌入 timeStanp DE75058 14680F D87003 74382F timeStanp 4D87F088 4D87F08E 4D87F08E 4D87F093CN 102811440 A 740 765 793 620 851 867 888 897 901 923 950
633874 633971 633677 6C3D74 6C3A75 6C3973 6C3773 6C3673 5D3F75 6D3D77 6D3A74 703253 38271D 73271B 5A3F6C 302602 752722 151916 217F06 586B3B 5C7D1E 5C6919说明书D07203A 34281F 74281F 54386F D076022 D57702C 14181F 4287F0C4 54683F 54781F 54681F 4D87F09A 4D87F0A1 4D87F0AA 4D87F0AF 4D87F0B2 4D87F0BC 4D87F08F 4D87F0C4 4D87F0C9 4D87F0CD 4D87F0D14/4 页表1
可见， 采用本方法有如下优点 ：
(1) 数据在加密后， 无论是簇头或簇内， 经过预处理， 都变为 16 进制， 提高传感节 点的通信量和节点的利用率。
(2) 从仿真数据图中， 看到原 RC4 算法加密后的数据有一定的规律， 而改进后的 RC4 算法的安全性明显比原来的高。
(3) 单水印技术能防止数据被篡改， 但是数据内容对外是可见的， 所以在簇间通信 的方案中， 采用时间戳以减少信息外泄的机率， 提高传感信息的机密性和安全性， 同时水印 算法对节点的计算开销少。