本文關(guān)鍵詞：數(shù)字水印技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)部署到監(jiān)測區(qū)域,通過無線通信組成多跳自組織網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對特定對象信息的感知、采集、處理和傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,其安全問題也必然會越來越受到重視。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及到多方面的安全問題,其中不可信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳輸?shù)母兄獢?shù)據(jù)的完整性認(rèn)證與易被竊取的具有商業(yè)價值的數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)都是不容忽視的安全需求。傳感器節(jié)點(diǎn)計算與存儲能力均較弱,能量供給更是非常有限,且傳感器網(wǎng)絡(luò)絕大部分能量消耗都來源于無線通信,以至于傳統(tǒng)密碼學(xué)的手段不能得到良好的應(yīng)用。在多媒體信息領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用的數(shù)字水印技術(shù)通常計算相對簡單,且不增加額外的傳輸信息,正是解決此類安全問題的較好的方法。數(shù)字水印技術(shù)根據(jù)方法的魯棒性可分為脆弱水印和魯棒水印,分別能以較低的開銷實(shí)現(xiàn)認(rèn)證與版權(quán)保護(hù),滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全需求。因此本文的研究對于豐富信息安全理論與技術(shù),尤其是受限環(huán)境下的數(shù)據(jù)認(rèn)證與版權(quán)保護(hù)都有著一定的學(xué)術(shù)價值,在物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用的時代更具有較強(qiáng)的實(shí)用價值。本文首先簡要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念,并指出當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全研究主要集中在一些如安全路由、安全的數(shù)據(jù)融合等問題,而數(shù)據(jù)認(rèn)證還主要使用的是以消息認(rèn)證碼為代表的傳統(tǒng)密碼學(xué)方法,版權(quán)保護(hù)的研究更是甚少有文獻(xiàn)涉及。再簡要闡述了本文的研究所涉及的關(guān)于密碼學(xué)、信息隱藏以及數(shù)字水印的基礎(chǔ)理論知識,比較了傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流與多播數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與安全需求上的異同,并對現(xiàn)有的適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于數(shù)字水印技術(shù)的認(rèn)證與版權(quán)保護(hù)方案進(jìn)行了綜述。針對當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)中的水印方案的不足,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)與安全需求,結(jié)合數(shù)字圖像水印技術(shù),本文重點(diǎn)研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于脆弱水印的認(rèn)證方案與基于魯棒水印的版權(quán)保護(hù)方案,提出了①克服分組方案缺點(diǎn)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)個體的水印認(rèn)證方案,②能夠恢復(fù)原始數(shù)據(jù)的可逆水印認(rèn)證方案,③實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的1比特魯棒水印方案,并通過理論分析與模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些方案的性能。本文的主要貢獻(xiàn)如下:①在抽象的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型上研究傳感器網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證與版權(quán)保護(hù)。傳感器節(jié)點(diǎn)硬件千差萬別,傳感器網(wǎng)絡(luò)也不似Internet運(yùn)行相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。首先,本文在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的認(rèn)證與版權(quán)保護(hù),將傳感器的每一次采樣所得的數(shù)據(jù)作為最基本的數(shù)據(jù)粒度,而不考慮其數(shù)據(jù)鏈路層處理數(shù)據(jù)的方式。這使得本文提出方案具有更廣泛的適應(yīng)性,尤其適合硬件差別較大的傳感器網(wǎng)絡(luò),更能為物聯(lián)網(wǎng)中廣泛存在的各種受限制網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息安全提供參考。其次,本文將網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)抽象為從傳感器節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)值型數(shù)據(jù)流,在不考慮數(shù)據(jù)融合的前提下,水印均在采集信息的傳感器節(jié)點(diǎn)而嵌入在匯聚節(jié)點(diǎn)被驗(yàn)證。這為原本多樣的傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的數(shù)字水印應(yīng)用研究提供了便利。②提出了能夠驗(yàn)證數(shù)據(jù)個體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水印認(rèn)證方案�，F(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)的水印認(rèn)證方案大都在數(shù)據(jù)組的層級處理數(shù)據(jù),實(shí)際發(fā)生虛警的數(shù)據(jù)項(xiàng)較多,且數(shù)據(jù)組的魯棒性較差。本文結(jié)合數(shù)字圖像中定位篡改的水印算法,基于“雙向分散”技術(shù)提出了驗(yàn)證數(shù)據(jù)項(xiàng)個體的水印方案,并改進(jìn)得到了不分組的水印認(rèn)證方案,克服了分組帶來的諸多缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)項(xiàng)個體的認(rèn)證,降低了方案的實(shí)際虛警率。③提出了可逆的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水印認(rèn)證方案。傳統(tǒng)水印方案修改原始數(shù)據(jù),必然不符合一些敏感應(yīng)用的需求。本文結(jié)合廣泛研究的數(shù)字圖像可逆水印,利用了傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,通過擴(kuò)展當(dāng)前數(shù)據(jù)與由前導(dǎo)數(shù)據(jù)得到的預(yù)測值之間的誤差嵌入水印,使得匯聚節(jié)點(diǎn)在提取水印之后還能恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。④提出為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的1比特魯棒水印方案。本文結(jié)合經(jīng)典的了Patchwork算法,在數(shù)據(jù)流中均勻而偽隨機(jī)地選擇部分?jǐn)?shù)據(jù),并劃分為兩組,通過改變兩組數(shù)據(jù)的差值來嵌入1比特水印。水印可由統(tǒng)計的方法檢測,并且對于常見的諸如截取、注入、采樣、修改等攻擊方式均具備較高的魯棒性,保證了在不破壞數(shù)據(jù)使用價值的前提下無法抹去水印信息。⑤建立了一套無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水印方案的性能評價機(jī)制。本文通過分析與實(shí)驗(yàn),建立了由漏檢率、虛警率、魯棒性、開銷、服務(wù)質(zhì)量共同構(gòu)成的評價體系,并根據(jù)這些指標(biāo)對提出的所有水印方案進(jìn)行了分析與模擬實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字水印 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 信息安全 認(rèn)證 版權(quán)保護(hù)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN915.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究的意義11-12
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述12-14
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)13-14
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用14
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題研究綜述15-16
• 1.3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)中水印技術(shù)的應(yīng)用研究16
• 1.4 研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排16-19
• 1.4.1 本文的研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 本文的結(jié)構(gòu)安排17-19
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字水印技術(shù)19-33
• 2.1 密碼學(xué)與信息隱藏理論基礎(chǔ)19-23
• 2.1.1 加密與解密19-20
• 2.1.2 完整性、鑒別與不可抵賴性20-22
• 2.1.3 信息隱藏22-23
• 2.2 數(shù)字水印理論基礎(chǔ)23-25
• 2.2.1 數(shù)字水印的基本概念23-24
• 2.2.2 數(shù)字水印的分類24-25
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的水印25-32
• 2.3.1 數(shù)據(jù)流的認(rèn)證25-27
• 2.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的流數(shù)據(jù)與多播網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別27-30
• 2.3.3 現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水印方案30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 驗(yàn)證個體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證方案33-57
• 3.1 引言33-34
• 3.2 定位篡改的圖像水印34-35
• 3.3 獨(dú)立認(rèn)證個體數(shù)據(jù)項(xiàng)的水印方案35-42
• 3.3.1 方案模型與概述35-36
• 3.3.2 水印的認(rèn)證過程36-38
• 3.3.3 水印的統(tǒng)計分析38-39
• 3.3.4 方案性能分析39-42
• 3.4 不分組的水印認(rèn)證方案42-52
• 3.4.1 方案概述42
• 3.4.2 水印的認(rèn)證過程42-44
• 3.4.3 水印的統(tǒng)計分析44-47
• 3.4.4 方案性能分析47-52
• 3.5 模擬實(shí)驗(yàn)52-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 4 可逆的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水印認(rèn)證方案57-77
• 4.1 引言57-58
• 4.2 可逆圖像水印58-59
• 4.2.1 可逆圖像水印概述58
• 4.2.2 基于預(yù)測誤差擴(kuò)展的可逆水印58-59
• 4.3 基于預(yù)測誤差擴(kuò)展的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水印認(rèn)證方案59-72
• 4.3.1 方案概述59-60
• 4.3.2 方案的細(xì)節(jié)描述60-65
• 4.3.3 方案性能分析65-72
• 4.4 模擬實(shí)驗(yàn)72-76
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置72-73
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果73-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的魯棒水印方案77-103
• 5.1 引言77-78
• 5.2 Patchwork算法78-80
• 5.2.1 經(jīng)典Patchwork算法78-79
• 5.2.2 Patchwork算法的發(fā)展79-80
• 5.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的1比特魯棒水印方案80-93
• 5.3.1 方案模型與概述80
• 5.3.2 方案的細(xì)節(jié)描述80-82
• 5.3.3 方案分析82-86
• 5.3.4 模擬實(shí)驗(yàn)86-93
• 5.4 改進(jìn)的魯棒水印方案93-101
• 5.4.1 方案細(xì)節(jié)描述93-94
• 5.4.3 方案分析94-96
• 5.4.4 實(shí)驗(yàn)比較96-101
• 5.5 本章小結(jié)101-103
• 6 總結(jié)與展望103-105
• 6.1 論文總結(jié)103-104
• 6.2 未來研究方向展望104-105
• 致謝105-107
• 參考文獻(xiàn)107-115
• 附錄115
• A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表及完成的論文目錄115
• B. 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目目錄115
• C. 參加的學(xué)術(shù)會議115

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 郎為民;楊宗凱;吳世忠;譚運(yùn)猛;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究[J];計算機(jī)科學(xué);2005年05期

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3 馬祖長,孫怡寧,梅濤;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J];通信學(xué)報;2004年04期

  本文關(guān)鍵詞：數(shù)字水印技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：459050