一種基于數字水印的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )敏感數據通信協(xié)議
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無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在很多應用中，存在著(zhù)在節點(diǎn)間傳輸敏感信息的需求。敏感數據是指密鑰、ID、軍事領(lǐng)域中的關(guān)鍵數據、節點(diǎn)的身份驗證信息等涉及系統安全、穩定運行的一類(lèi)關(guān)鍵數據。這類(lèi)數據通常要求采用一種比常規通信方式更安全、可靠的方式傳遞。敏感數據的傳輸有很多種方法，比較常見(jiàn)的是基于加密技術(shù)來(lái)實(shí)現。但由于傳感器節點(diǎn)資源有限，復雜的算法無(wú)法在節點(diǎn)中實(shí)現［2］，這些算法在資源耗費方面、加密強度方面尚不完美。
本文基于數字水印的原理來(lái)實(shí)現敏感數據的傳輸，通過(guò)信息隱藏來(lái)實(shí)現敏感數據的傳輸。與加密傳輸相比，該算法具備簡(jiǎn)單高效、不易察覺(jué)等優(yōu)點(diǎn)，適合于在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現。
數字水印（digital watermarking）技術(shù)是實(shí)現信息隱藏的一種主要手段。敏感信息可以毫無(wú)察覺(jué)地嵌入到數據中，嵌入的信息就叫做水印［3］。數字水印是信息隱藏學(xué)的一個(gè)分支，是利用人類(lèi)感覺(jué)器官的不敏感及多媒體數據中存在的冗余，將秘密信息隱藏到宿主信息中，水印的添加不會(huì )影響原數據的正常使用［4-7］。
基于以上原理，本文提出一種基于數字水印技術(shù)和信息隱藏的敏感信息通信協(xié)議。
目前絕大多數傳感器節點(diǎn)都支持16位的寄存器，傳感數據在通信時(shí)也是基于16位無(wú)符號數整數傳輸的。而16位無(wú)符號整數的取值范圍是0~65 535。當實(shí)際采集的傳感數據值比較大時(shí)，改變最低位對傳感器數據值的影響很小，可以忽略不計。
因此，本文通過(guò)16位無(wú)符號整數的最低位來(lái)傳輸敏感數據，并利用數字水印嵌入算法將敏感數據嵌入其中，達到敏感數據隱蔽傳輸的目的。為避免最低位的改變對傳感數據的精度造成太大影響，本文設置了一個(gè)閥值，只有大于該值的數據才會(huì )被嵌入敏感信息。
1 敏感數據嵌入及提取過(guò)程
嵌入敏感信息的方法與數字水印的嵌入方法基本相同。如圖1所示，首先將敏感信息轉化為一個(gè)二進(jìn)制流，命名為輸入二進(jìn)制流；將傳感數據轉化為一個(gè)16位無(wú)符號整數流，命名為輸入整數流；將輸出的含有敏感數據的無(wú)符號整數流命名為輸出整數流。則敏感數據嵌入過(guò)程描述如下：如果輸入整數流當前位置的傳感數據值大于或等于閥值，且輸入二進(jìn)制流中當前位置的二進(jìn)制值為“1”，則將整數流當前位置的數據最低位置“1”，并添加到輸出整數流中，否則置“0”；如果輸入整數流當前位置的傳感數據值小于閥值，則不添加水印，直接將該數添加到輸出整數流中。
敏感數據的嵌入算法描述如下：
#define N 0x0100; //閥值
typedef BitStream TInputBitStream; //定義輸入二進(jìn)制流
typedef Uint16Stream TInputUintStream; //定義輸入無(wú)符號整數流
typedef Uint16Stream TOutputUintStream;//定義輸出無(wú)符號整數流
//---------------------------------------
/** 用敏感數據初始化輸入二進(jìn)制流 **/
TInputBitStream * TheIBS=
new TInputBitStream(SensitiveData aData);
/** 用傳感數據初始化輸入無(wú)符號整數流**/
TInputUintStream * TheIUS=
new TInputUintStream(SensorData aData);
/** 用空數據初始化輸出無(wú)符號整數流 **/
TOutputUintStream * TheOUS=new TOutputUintStream();
//------------------------------------
/** 數字水印嵌入方法
** 注意：本方法假定輸入整數流的長(cháng)度
*足以嵌入所有的敏感數據
* 參數TheIBS: 輸入二進(jìn)制流
* 參數TheIUS:輸入無(wú)符號整數流
* 參數N：預先定義的閥值
* 返回值：輸出無(wú)符號整數流TheOUS **/
TOutputUintStream* InsertWaterMarking(TheIBS,TheIUS,N)
{
uint16_t TheUintIndex=0; //用于保存輸入整數流的位號
uint16_t TheBitIndex=0; //用于保存輸入二進(jìn)制流的位號
uint16_t CurrentUintData; //用于保存當前的無(wú)符號整數值
bit_t CurrentBitData; //用于保存當前的二進(jìn)制值
while(TheBitIndexTheIBS.Size)
{
CurrentUintData=TheIUS.Read(TheUintIndex,1);
CurrentBitData=TheIBS.Read(TheBitIndex,1);
/**若當前無(wú)符號整數值小于閥值，則讀取下一個(gè)值，
*直到大于閥值時(shí)，停止循環(huán) **/
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