保证无线传感器网络的数据传输方法及其系统技术方案

本发明专利技术适用于通信技术领域，提供了一种保证无线传感器网络的数据传输方法及其系统，所述方法包括：节点设置步骤：在需要采集数据的区域内设置多个锚节点；节点认证步骤：通过所述无线传感器网络的SINK端和多个所述锚节点对所述区域内的普通节点进行安全认证；数据传输步骤：每个簇头节点接收在其所属簇中通过所述安全认证的普通节点传输的数据后，按照预定的多跳网络方式传递所述数据直至所述SINK端。借此，本发明专利技术解决WSN节点安全认证时的密钥托管问题，实现WSN网络的数据的安全传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及通信
，尤其设及一种保证无线传感器网络的数据传输方法及 其系统。
技术介绍
[000引无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN)的产生是微机电系统 (Micro-Electro-MechanismSystem,MEMS)、片上系统（SystemonQiip,SoC)、无线通信和 低功耗嵌入式技术等领域的飞速发展的结果。其W低功耗、低成本、分布式和自组织的特点 带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感 器节点，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。 近年来，传感器技术发展飞速，已经被广泛应用在各行各业，特别是一些需要长期 监控而地理环境又不好的地方，一个传感器节点的放置能够解决许多难题。而传感器节点 作为一种嵌入式设备，也不可避免的拥有其特性，进而有许多明显的优势和劣势。作为一种 优势，传感器节点摆脱了人工的操作，不需时时刻刻抄录数据（比如温度、湿度等），节点可 W根据预设的时间间隔每隔一段时间对用户针对的数据进行采集。而硬件系统又能保证其 数据的实时准确性，能够确切的记录在某一特定时刻的数据。而近年来藍牙、Zigbee等技 术的发展也使得高效精确的在节点之间传递数据成为可能。由此发展，许多利用简单节点 进而构成的传感器WSN系统应运而生，为用户带来了许多便利。 无线传感器网络（简称WSN)是多种领域联合发展的结晶，被广泛应用于科教、医 学、军工、交通等各行各业。但是安全问题一直是比较困扰WSN领域发展的难题，W前硬件 条件有限的情况下，要保证安全实在是一件很艰巨的任务，一般的巧片存储空间比较小，而 该有限的空间内需要完成的工作却不少，首先需要有一个时刻运行的16进制程序，其次需 要有一部分用来暂时存储实时采集的数据。随着科技与制作工艺日新月异的发展，节点端的硬件资源不断得到发展，而与此 同时，无线传感器网络中的不安全问题也日益引起了人们的重视，特别是有些特定的系统 中安全问题直接关系到整个系统的效率和存在的价值，无线传感器网络中的安全问题目前 已经被广泛地作为一项研究重点进行实验研究。在现有技术中的WSN网络中，通常安全认 证过程中存在密钥的托管问题，而使用对称加密的方式则普遍被认为安全性不高，容易受 到攻击。因此，如何保证无线传感器网络的数据的安全传输成为行业中的难题。综上可知，现有的无线传感器网络的数据的安全传输技术，在实际使用上，显然存 在不便与缺陷，所W有必要加W改进。
技术实现思路
针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种保证无线传感器网络的数据传输方 法及其系统，W解决WSN节点安全认证时的密钥托管问题，实现WSN网络的数据的安全传 输。[000引为了实现上述目的，本专利技术提供一种保证无线传感器网络的数据传输方法，包 括： 节点设置步骤：在需要采集数据的区域内设置多个错节点； 节点认证步骤；通过所述无线传感器网络的SINK端和多个所述错节点对所述区 域内的普通节点进行安全认证； 数据传输步骤：每个簇头节点接收在其所属簇中通过所述安全认证的普通节点传 输的数据后，按照预定的多跳网络方式传递所述数据直至所述SINK端。 根据所述的数据传输方法，所述节点设置步骤包括；在所述需要采集数据的区域 内局域内预先设置多个所述错节点； 在所述需要采集数据的区域内局域内随机分布多个所述普通节点； 在W每个所述错节点为中屯、，且距离所述错节点于预定距离的区域内的多个所述 普通节点为所述错节点的邻居节点。 根据所述的数据传输方法，其特征在于，所述节点认证步骤包括： 所述SINK端接收安全参数和所述区域内的所有的所述邻居节点用户标识输入 后，产生所述邻居节点的无证书签名的公钥和私钥，并向所述邻居节点对应的错节点返回 认证参数和所述公钥，W及向每个所述邻居节点返回认证参数、所述公钥和私钥； 每个所述错节点的邻居节点采用所述认证参数和所述私钥通过预设的无证书认 证算法生成第一签名；[001引每个所述错节点将接收到所述认证参数和所述公钥通过预设的无证书认证算法 对所述第一签名进行验证，在通过验证时，则认证所述邻居节点为可靠节点；在未通过验证 时，则认证所述邻居节点为非可靠节点。 根据所述的数据传输方法，所述公钥和私钥的产生步骤包括： 通过预设的所述密钥算法，在所述SINK端输入安全参数后返回公共参数和系统 主酱钥； 通过所述密钥算法，然后输入所述系统参数、系统主密钥W及所述邻居节点的身 份标识，输出部分私钥； 通过所述密钥算法，在所述错节点输入所述系统参数和所述邻居节点的身份标 识，则输出所述邻居节点的秘密值； 通过所述密钥算法，在sink端输入所述系统参数所述部分私钥和所述秘密值，贝U 输出所述私钥； 通过所述密钥算法，在sink端输入所述系统参数和所述秘密值，输出所述公钥。 根据所述的数据传输方法，在所述节点认证步骤之前还包括： 每个所述错节点向所述SINK端返回其邻居节点的节点信息；并且每个所述错节 点存储其所述邻居节点的节点信息； 所述认证参数包括；所述邻居节点的身份标识、公共参数、认证要求信息。 根据所述的数据传输方法，所述分簇步骤包括： 所述SINK端对所述普通节点进行分簇，并选出每簇的簇头节点； 所述SINK端将对所述普通节点的分簇的结果信息传递到所述普通节点W及所述 簇头节点。 根据所述的数据传输方法，所述数据传输步骤包括： 所述普通节点收集所述数据，并在将所述数据传递到其所属的簇的簇头节点时与 所述簇头节点进行安全认证； 在通过所述安全认证后，将所述数据传递到所述簇头节点； 所述簇头节点按照预定的多跳网络方式与所述多跳网络中的下一个簇头节点进 行安全认证，在通过所述安全认证后，将所述数据传递到所述下一个簇头节点； 在所述按照预定的多跳网络方式中的最后一个簇头节点接收所述数据，并与所述 SINK端完成安全认证后，将所述数据传递到所述SINK端。 根据所述的数据传输方法，所述安全认证通过无证书签名算法实现； 在所述无证书签名算法中，所述错节点协助所述普通节点和所述簇头节点产生私 钥和密钥。[003引根据所述的数据传输方法，所述错节点为预设的可信任节点。 为了实现本专利技术的另一专利技术目的，本专利技术还提供了一种用于实现如上述任一项所 述的数据传输方法的系统，所述系统包括： 多个错节点，设置于需要采集数据的区域内；[004U 所述无线传感器网络的SINK端，用于与多个所述错节点对所述区域内的普通节 点进行安全认证； 每个簇头节点接收在其所属簇中通过所述安全认证的普通节点传输的数据后，按 照预定的多跳网络方式传递所述数据直至所述SINK端。 本专利技术通过在需要采集数据的区域内设置多个错节点；通过所述无线传感器网络 的SINK端和多个所述错节点对所述区域内的普通节点进行安全认证；所述SINK端对所述 普通节点进行分簇，并选出每簇的簇头节点；最后，每个所述簇头节点接收在其所属簇中通 过所述安全认证的普通节点传输的数据后，按照预定的多跳网络方式传递所述数据直至所 述SINK端。由此，本专利技术解决WSN节点安全认证时的密钥托管问题，实现WSN网络的数据 的安全传输。并且，本专利技术提供的系统及方法，保证在比较节能的前提下保证节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保证无线传感器网络的数据传输方法，其特征在于，包括：节点设置步骤：在需要采集数据的区域内设置多个锚节点；节点认证步骤：通过所述无线传感器网络的SINK端和多个所述锚节点对所述区域内的普通节点进行安全认证；数据传输步骤：每个簇头节点接收在其所属簇中通过所述安全认证的普通节点传输的数据后，按照预定的多跳网络方式传递所述数据直至所述SINK端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂敏，徐健锋，刁鹏飞，
申请(专利权)人：江西警察学院，
类型：发明
国别省市：江西;36