無線傳感網中安全和可靠的數據收集算法.pdf

1、無線傳感網(WSN)作為當前通過網絡收集數據的主要方式，具有高效、節(jié)約等特點，逐漸成為研究和應用的熱點。但是由于受到傳感節(jié)點的硬件條件，網絡資源等客觀條件的限制，WSN在收集數據的過程中通常會受到各種因素的干擾，從而有可能會影響數據的安全性和準確性。現有研究表明，在WSN中存在大量針對數據發(fā)起的各種攻擊，主要對數據進行竊取或者破壞。因此考慮到數據的安全性，需要對傳輸的數據進行加密，但是加密計算會增加節(jié)點的計算開銷，降低網絡通信的效率，而

2、基于壓縮傳感的數據收集方式可以降低網絡通信的開銷，從而適合用于數據加密的傳輸方式。與此同時，由于原始傳感數據通常會有明顯的丟失和異常，收集到的數據是否完整和準確也越來越受到關注，而現在的研究主要考慮的是在沒有數據異常的情況下對隨機丟失數據的修復，而且也沒有研究如何處理連續(xù)丟失的數據。因此，本文圍繞這兩大問題，展開深入研究，本文的主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　1.針對WSN中數據傳輸的安全性問題，基于壓縮數據收集和同態(tài)加密函數設計了一

3、種保護數據隱私的數據傳輸方案。該方案在數據傳輸過程中采用壓縮數據收集方法，并且使用同態(tài)加密函數在壓縮編碼后的傳感數據上進行加密，該方案能夠提供兩種重要的隱私保護，流量的不可追蹤性和消息的機密性，有效地防止了流量分析攻擊。最后的實驗仿真和安全性分析表明，該方案不僅能保護數據的安全性和機密性，還能降低計算和通信開銷，高效地進行數據傳輸。
　　2.針對WSN中收集到的數據可能存在連續(xù)的丟失和異常問題，本文提出一種基于矩陣填充的方法來重建

4、連續(xù)丟失和異常的數據。通過分析來自中國株洲市196個傳感節(jié)點的大量氣象數據發(fā)現，氣象數據具有低秩性，時間穩(wěn)定性和空間相關性。而且，通過對真實氣象數據的仿真發(fā)現，在使用傳統(tǒng)的矩陣填充對數據進行填充時，連續(xù)丟失和異常數據不僅會嚴重影響丟失數據和異常數據的恢復，甚至會污染正常數據的恢復?；谶@種現象，本文提出了一個新的基于主成分分析(PCA)的方案來有效地檢測異常數據的存在，而且進一步提出了基于矩陣填充的兩階段數據恢復方案，也就是兩階段矩陣填