无线传感器网络中数字水印技术的研究

论文摘要

无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,在新一代网络中具有关键作用。随着网络的广泛应用,其安全问题得到越来越多的重视。由于网络资源的限制,无线传感器网络的安全问题面临着巨大挑战。无线传感器网络是以数据为中心的网络,如何采取有效的措施实现网络的数据安全是一个亟待解决的问题。为了确保网络中数据传输的真实性与可靠性,可以将数字水印技术作为无线传感器网络安全问题的研究内容,它为这一问题提供了潜在的解决方案。目前,大多数无线传感器网络数字水印技术方面的研究都集中在数据的版权保护上。事实上,除版权信息外,数据内容也需要在传输过程中进行隐式的保护。针对无线传感器网络的数据安全问题,在总结现有研究的基础上,本文提出了适用于无线传感器网络的数字水印技术。给出了该方案的基本模型,通过将认证信息作为水印信息嵌入到传输数据中来验证通信各方节点身份的合法性。应用水印信息来标识发送方节点的身份,并在数据融合的过程中保留这种信息,接收方节点通过验证这种水印信息来判断数据在传输过程中是否被替换或伪造,以实现网络中数据传输的可靠性。在借鉴已有的关系数据水印技术思想的基础上,提出并实现了水印的嵌入和检测算法,对真实的传感器节点采集的数据进行了实验,实验结果表明这是可行的无线传感器网络数字水印方案。在此基础上,根据用于认证技术数字水印的基本原理,提出了模型的改进方案,提取发送数据的局部特征作为水印信息,设计了水印信息的生成算法,实现了水印的嵌入和检测。实验结果表明,改进算法增加了水印验证结果的可信度。对算法的复杂性、安全性和能量消耗等进行了分析,通过实验证明该算法是安全可靠的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 本文工作
• 1.4 本文结构
• 第2章 无线传感器网络安全
• 2.1 无线传感器网络概述
• 2.1.1 网络结构
• 2.1.2 网络特点
• 2.2 安全问题
• 2.2.1 安全弱点
• 2.2.2 安全威胁
• 2.2.3 安全需求
• 2.3 安全研究热点
• 2.4 本章小结
• 第3章 无线传感器网络中水印技术的研究
• 3.1 数字水印概述
• 3.1.1 概念和特征
• 3.1.2 基本理论框架
• 3.1.3 应用领域
• 3.2 WSN水印技术研究进展
• 3.2.1 Jessica Feng提出的实时水印技术
• 3.2.2 Radu Sion提出的版权保护技术
• 3.2.3 Guo Huiping提出的链式水印技术
• 3.2.4 Xiao Xiangrong提出的信息隐藏技术
• 3.3 数字水印在WSN中的应用研究
• 3.4 数字水印算法的选择
• 3.5 本章小结
• 第4章 WSN水印算法研究
• 4.1 脆弱数字水印基础
• 4.2 水印基本模型
• 4.3 水印嵌入算法
• 4.3.1 基本思想
• 4.3.2 嵌入算法实现
• 4.4 水印检测算法
• 4.5 实验结果与性能分析
• 4.5.1 水印嵌入与检测结果
• 4.5.2 算法性能分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 WSN水印算法改进
• 5.1 改进水印模型
• 5.2 生成水印信息
• 5.2.1 基本思想
• 5.2.2 生成水印算法
• 5.3 水印嵌入算法
• 5.4 水印检测算法
• 5.5 水印算法分析
• 5.6 实验结果与性能分析
• 5.6.1 水印嵌入与检测结果
• 5.6.2 算法性能分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文