本文摘要：无线传感器网络具备节点成本低、电源消耗小、网络自的组织等优点，已普遍地应用于很多领域［1］。无线传感器网络在很多应用于中，不存在着在节点间传输脆弱信息的市场需求。敏感数据是指密钥、ID、军事领域中的关键数据、节点的身份验证信息等牵涉到系统安全、平稳运营的一类关键数据。这类数据一般来说拒绝使用一种比常规通信方式更加安全性、可信的方式传送。 敏感数据的传输有很多种方法，较为少见的是基于加密技术来构建。

无线传感器网络具备节点成本低、电源消耗小、网络自的组织等优点，已普遍地应用于很多领域［1］。无线传感器网络在很多应用于中，不存在着在节点间传输脆弱信息的市场需求。敏感数据是指密钥、ID、军事领域中的关键数据、节点的身份验证信息等牵涉到系统安全、平稳运营的一类关键数据。这类数据一般来说拒绝使用一种比常规通信方式更加安全性、可信的方式传送。

敏感数据的传输有很多种方法，较为少见的是基于加密技术来构建。但由于传感器节点资源受限，简单的算法无法在节点中构建［2］，这些算法在资源花费方面、加密强度方面尚能不极致。　本文基于数字水印的原理来构建敏感数据的传输，通过信息隐蔽来构建敏感数据的传输。

与加密传输比起，该算法不具备非常简单高效、容易察觉到等优点，适合于在无线传感器网络中构建。　数字水印（digitalwatermarking）技术是构建信息隐蔽的一种主要手段。

脆弱信息可以没什么察觉到地映射到数据中，映射的信息就叫作水印［3］。数字水印是信息隐蔽习的一个分支，是利用人类感觉器官的不脆弱及多媒体数据中不存在的校验，将秘密信息隐蔽到宿主信息中，水印的加到会影响原数据的长时间用于［4-7］。

　基于以上原理，本文明确提出一种基于数字水印技术和信息隐蔽的脆弱信息通信协议。　目前绝大多数传感器节点都反对16位的寄存器，传感数据在通信时也是基于16位无符号数整数传输的。

而16位无符号整数的给定范围是0~65535。当实际收集的传感数据值较为大时，转变低于位对传感器数据值的影响较小，可以忽略不计。

　因此，本文通过16位无符号整数的低于位来传输敏感数据，并利用数字水印映射算法将敏感数据映射其中，超过敏感数据隐密传输的目的。为防止低于位的转变对传感数据的精度导致过于大影响，本文设置了一个阀值，只有小于该值的数据才不会被映射脆弱信息。1敏感数据映射及萃取过程　映射脆弱信息的方法与数字水印的映射方法基本相同。

如图1右图，首先将脆弱信息转化成为一个二进制流，命名为输出二进制流；将传感数据转化成为一个16位无符号整数流，命名为输出整数流；将输入的所含敏感数据的无符号整数流命名为输入整数流。则敏感数据映射过程叙述如下：如果输出整数流当前方位的传感数据值大于或等于阀值，且输出二进制流中当前方位的二进制值为1，则将整数流当前方位的数据低于方位1，并加到到输入整数流中，否则改置0；如果输出整数流当前方位的传感数据值大于阀值，则不加到水印，必要将该数加到到输入整数流中。

敏感数据的映射算法叙述如下：#defineN0x0100;//阀值typedefBitStreamTInputBitStream;//定义输出二进制流typedefUint16StreamTInputUintStream;//定义输出无符号整数流typedefUint16StreamTOutputUintStream;//定义输入无符号整数流//---------------------------------------/**用敏感数据初始化输出二进制流**/TInputBitStream*TheIBS=　newTInputBitStream(SensitiveDataaData);/**用传感数据初始化输出无符号整数流**/TInputUintStream*TheIUS=　newTInputUintStream(SensorDataaData);/**用空数据初始化输入无符号整数流**/TOutputUintStream*TheOUS=newTOutputUintStream();//------------------------------------/**数字水印映射方法**留意：本方法假设输出整数东流的长度*不足以映射所有的敏感数据*参数TheIBS:输出二进制流*参数TheIUS:输出无符号整数流*参数N：预先定义的阀值*返回值：输入无符号整数流TheOUS**/TOutputUintStream*InsertWaterMarking(TheIBS,TheIUS,N){uint16_tTheUintIndex=0;//用作留存输出整数东流的位号uint16_tTheBitIndex=0;//用作留存输出二进制东流的位号uint16_tCurrentUintData;//用作留存当前的无符号整数值bit_tCurrentBitData;//用作留存当前的二进制值while(TheBitIndexTheIBS.Size){CurrentUintData=TheIUS.Read(TheUintIndex,1);CurrentBitData=TheIBS.Read(TheBitIndex,1);/**若当前无符号整数值大于阀值，则加载下一个值，*直到小于阀值时，暂停循环**/while(CurrentUintDataN){TheOUS.Write(CurrentUintData);//将当前值重新加入输入流TheUintIndex++;CurrentUintData=TheIUS.Read(TheUintIndex,1);}/**如果当前二进制值为1，则将当前无符号整数值的最后一方位为1，并将该值重新加入到输入流中；否则，将最后一方位为0，并将该值重新加入到输入流中。**/　　if(CurrentBitData==1)　　　TheOUS.Write(CurrentUintData|0x0001);elseTheOUS.Write(CurrentUintData0xfff0);TheBitIndex++;TheUintIndex++;}}敏感数据的萃取过程与映射过程忽略，将接管到的所含敏感数据的16位无符号整数流命名为输出整数流，将萃取出有的二进制脆弱数据流命名为输入二进制流，将输入的16位传感数据流命名为输入整数流。

则敏感数据萃取过程叙述如下：首先将该值加到到输入无符号整数流中，然后检测输出整数流中当前方位的数据值，如果该值大于或等于阀值且低于位为1，则将1加到到二进制输入流中；否则，将0加到到二进制输入流中；如果该值大于阀值，则不往二进制输入流加到数据。最后，将输入二进制流转化成为敏感数据，将输入无符号整数流转化成为传感数据。为更进一步提高脆弱数据传输的安全级别，还可以在预处理时对敏感数据特校验、特亲笔签名、加密等。

2实际检验　　无线传感器网络在某军事化应用于中，多个节点被埋设于一个生疏地域内，动态收集该地域的温度、湿度、光照等环境信息。为检测各个节点并未被敌方捕捉而传到欺诈信息，各节点将不定点地传到自己的识别码，以证明自己的身份。

识别码由节点ID、当前时间、基站恢复字节等信息动态运算分解，为一串数字。在该应用于中，使用了本文所述方法传输识别码。

具体做法是：在光照传感数据中，当数据值小于256（0x0100）时，映射识别码。如图2右图，光照数据的值一般来说白天在600以上，皆小于阀值，便利映射水印，同时，映射水印后，对原值影响较小。　映射识别码前后数据对照如表格1右图。表中左列入并未映射识别码时的光照数据，中间列入映射识别码后的光照数据，右列是识别码的二进制形式。

中间佩印有*的数字为映射识别码后发生变化的数据。3结果分析3.1水印映射对传感数据的影响使用以上映射算法后，对传感数据的影响可分成以下三类：　(1)传感数据的值小于相等阀值，且其低于位在映射水印时再次发生了变化，即原始数据的低于位由0变成1或由1变成0。这时，传感数据的值在映射水印后再次发生了变化，变化前后传感数据差距为1。其比较变化率如下：　　可见，其比较变化率大于1/N，当N=0x0100,即十进制数256时，其比较变化率大于0.39%　(2)传感数据的值小于相等阀值，但其低于位在映射水印时并未发生变化，其值不不受影响。

　(3)传感数据的值大于阀值。传感数据的值大于阀值时，不映射水印，因此，其值不不受影响。

3.2N值大小对协议的影响　当N值较小时，水印映射对完整传感数据的影响较小（比较变化率较小），但满足条件的传感数据则不会变低，传输敏感数据的周期不会变大；当N值较小时，水印映射对原始数据的影响较小（比较变化率较小），但满足条件的传感数据多，脆弱数据传输周期较短。因此，在实际应用于中不应根据数据的实际给定范围合理地挑选N值。　本文所明确提出的基于数字水印原则无线传感器网络敏感数据通信协议，不具备以下特点：　(1)可实现敏感数据的隐密传输。

由于水印映射算法仅有转变了传感数据的低于位，数据变化微小。在不告诉原始数据的情况下，很难找到数据中映射了水印。超过了敏感数据隐密传输的目的；　(2)对原始数据影响小。使用本协议后，仅有小于阀值且低于位与水印当前位不完全一致的值不会发生变化，变化结果为值加1或减半1，比较变化率仅次于为1/N。

被选为所取适合N值后，比较变化率可以掌控在1%以下，基本上会影响传感数据的先前应用于；　(3)算法非常简单，更容易构建。　因此，该协议能很好地应用于无线传感器网络必须传输脆弱信息的场合中.。

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