CN116707934B - 一种基于无线传感网络的数据加密传送方法 - Google Patents

一种基于无线传感网络的数据加密传送方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数字信息传输领域，具体涉及一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，用于解决现有的无线传感器网络数据加密传送方法无法对数据进行有效的加密，导致数据传输安全性不高，而且无法对储存数据的节点进行智能化选择，导致易于出现数据储存失误，出现数据储存不完整甚至数据缺失的情况发生的问题；该数据加密传送方法采用了数据分割和提取码标记分配的方式，避免了数据包在传输过程中的丢失和错位问题，而且提高了数据被窃听、篡改的难度，能够保障数据的安全性和完整性，同时，采用了加密处理和解密处理的方式，保障了数据的安全性，最后通过选择最佳的储存节点进行储存能够保证了数据传输的可靠性和稳定性。

Description

一种基于无线传感网络的数据加密传送方法
技术领域
本发明涉及数字信息传输领域，具体涉及一种基于无线传感网络的数据加密传送方法。
背景技术
随着无线传感网络的广泛应用，数据的安全性问题日益凸显，传统的数据传输方式，如明文传输，存在被窃听、篡改等安全隐患。因此，研究一种有效的数据加密传送方法，对于保障数据的安全性至关重要。
申请号为CN201210028732.2的专利公开了一种无线传感器网络数据加密传送方法，其中无线传感网络包括节点和网关服务器，其包括以下步骤，节点启动并向网关服务器发送包含有基础密匙的信息，进行加入网络的验证；网关服务器接收节点发送的验证信息，并根据其中包括的基础密匙信息为各个节点设置独立的数据密匙并发送给相应的节点；其中节点在接收和传递公共数据时用基础密匙进行解密和加密传递，而对于该节点与网关服务器之间的预定数据交换则是用数据密匙进行加密和解密，但仍然存在以下不足之处：无法对数据进行有效的加密，导致数据传输安全性不高，而且无法对储存数据的节点进行智能化选择，导致易于出现数据储存失误，出现数据储存不完整甚至数据缺失的情况发生。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于无线传感网络的数据加密传送方法：通过数据采集模块利用若干个无线传感器网络采集数据，并形成数据传输包，传输者通过信息管理模块上传标识符文本以及特征密码，通过数据传输平台将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包，通过信息分割模块将加密数据包进行分割，形成加密包，并获取提取码，并将提取码分别依次与加密包一一对应，形成储存包，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，通过数据储存模块获取储存节点的储容值、储误值以及传速值，并根据三者获得储优系数，并按照储优系数抽取数量与储存包的数量相同的选中节点，并将储存包储存于选中节点中，接收者通过信息管理模块上传提取文本，通过数据传输平台将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，验证成功则将所有的储存包进行重组，形成提取数据包，并将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包，解决了现有的无线传感器网络数据加密传送方法无法对数据进行有效的加密，导致数据传输安全性不高，而且无法对储存数据的节点进行智能化选择，导致易于出现数据储存失误，出现数据储存不完整甚至数据缺失的情况发生的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，包括以下步骤：
步骤S1：数据采集模块利用若干个无线传感器网络采集数据，并将所有的数据合并形成一个数据包，并将其标记为数据传输包；
步骤S2：数据采集模块将数据传输包发送至数据传输平台，同时生成数据传输指令，并将数据传输指令发送至信息管理模块；
步骤S3：信息管理模块接收到数据传输指令后，传输者上传标识符文本以及特征密码，并将标识符文本以及特征密码发送至数据传输平台；其中，标识符文本中含有若干个预设的标识符，特征密码为传输者自行设置；
步骤S4：数据传输平台将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包；
步骤S5：数据传输平台将加密数据包发送至信息分割模块；
步骤S6：信息分割模块将加密数据包按照预设字节数分割成若干个子加密数据包，并将其依次标记为加密包J i，i＝1、……、n，n为自然数；
步骤S7：信息分割模块从上传标识符文本随机抽取与加密包J i相同数量的标识符，获取每个标识符的抽取时间，将标识符、抽取时间以及特征密码三者进行组合，形成提取码；
步骤S8：信息分割模块将提取码分别依次与加密包J i一一对应，形成储存包Ci，将储存包C i发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块；
步骤S9：数据储存模块在传输网络中设置若干个储存节点，且每个储存节点均设置有用于储存储存包C i的数据存储空间；
步骤S10：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间的最大储存容量，并将其标记为储容值CR；
步骤S11：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包Ci的过程中出现数据储存不完整或者数据未成功储存的总次数，并将其标记为储误值CW；
步骤S12：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包Ci的过程中的最大数据储存速率、最小数据储存速率以及平均数据储存速率，并将其依次标记为大速值DS、小速值XS以及均速值JS，获取大速值DS、小速值XS之间的差值，并将其标记为波动值BD，将波动值BD、均速值JS代入公式CS＝-BD×c1+JS×c2中得到传速值CS，其中，c1、c2分别为波动值BD、均速值JS的预设比例系数，且c1+c2＝1，0＜c1＜c2＜1，取c1＝0.38，c2＝0.62；
步骤S13：数据储存模块将储容值CR、储误值CW以及传速值CS代入公式得到储优系数CY，其中，γ为调节因子，取γ＝0.942，s1、s2以及s3分别为储容值CR、储误值CW以及传速值CS的预设比例系数，且1.87＜s1＜s2＜s3，取s1＝1.98，s2＝2.15，s3＝2.48；
步骤S14：数据储存模块将所有的储存节点按照储优系数CY从大到小的顺序进行抽取，抽取数量与储存包C i的数量相同，并将抽取的储存节点标记为选中节点，并将每个储存包C i随机储存于一个选中节点中，并生成数据接收指令，并将数据接收指令发送至信息管理模块；
步骤S15：信息管理模块接收到数据接收指令后，接收者上传提取文本，并将提取文本发送至数据传输平台；
步骤S16：数据传输平台将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，若两者完全相同，则表示验证成功，并根据提取文本中的提取码从数据储存模块中调取储存包Ci，并将所有的储存包C i进行重组，形成提取数据包；
步骤S17：数据传输平台将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包；解密处理的方式为加密处理所用的加密算法相应的解密算法。
作为本发明进一步的方案：数据采集模块，用于利用若干个无线传感器网络采集数据，并形成数据传输包，并将数据传输包发送至数据传输平台，同时生成数据传输指令，并将数据传输指令发送至信息管理模块；
信息管理模块，用于传输者上传标识符文本以及特征密码，并将标识符文本以及特征密码发送至数据传输平台；还用于接收者上传提取文本，并将提取文本发送至数据传输平台；
数据传输平台，用于将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包，并将加密数据包发送至信息分割模块；还用于将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，验证成功则将所有的储存包Ci进行重组，形成提取数据包，并将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包；
信息分割模块，用于将加密数据包进行分割，形成加密包J i，并获取提取码，并将提取码分别依次与加密包J i一一对应，形成储存包C i，将储存包Ci发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块；
数据储存模块，用于获取储存节点的储容值CR、储误值CW以及传速值CS，并根据储容值CR、储误值CW以及传速值CS获得储优系数CY，并按照储优系数CY抽取数量与储存包Ci的数量相同的选中节点，并将储存包C i储存于选中节点中。
作为本发明进一步的方案：所述数据传输平台加密处理的方式为采用对称加密算法或采用非对称加密算法。
作为本发明进一步的方案：所述的对称加密算法包括AES加密算法、DES加密算法、3DES加密算法。
作为本发明进一步的方案：所述的非对称加密算法包括RSA加密算法、ECC加密算法。
作为本发明进一步的方案：所述信息分割模块将加密数据包进行分割的具体过程如下：
将加密数据包按照预设字节数分割成若干个子加密数据包，并将其依次标记为加密包J i，i＝1、……、n，n为自然数；
从上传标识符文本随机抽取与加密包J i相同数量的标识符，获取每个标识符的抽取时间，将标识符、抽取时间以及特征密码三者进行组合，形成提取码；
将提取码分别依次与加密包J i一一对应，形成储存包Ci，将储存包C i发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块。
作为本发明进一步的方案：所述数据储存模块获得储优系数CY的具体过程如下：
在传输网络中设置若干个储存节点，且每个储存节点均设置有用于储存储存包Ci的数据存储空间；
获取储存节点的数据存储空间的最大储存容量，并将其标记为储容值CR；
获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包Ci的过程中出现数据储存不完整或者数据未成功储存的总次数，并将其标记为储误值CW；
获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包Ci的过程中的最大数据储存速率、最小数据储存速率以及平均数据储存速率，并将其依次标记为大速值DS、小速值XS以及均速值JS，获取大速值DS、小速值XS之间的差值，并将其标记为波动值BD，将波动值BD、均速值JS代入公式CS＝-BD×c1+JS×c2中得到传速值CS，其中，c1、c2分别为波动值BD、均速值JS的预设比例系数，且c1+c2＝1，0＜c1＜c2＜1，取c1＝0.38，c2＝0.62；
将储容值CR、储误值CW以及传速值CS代入公式 得到储优系数CY，其中，γ为调节因子，取γ＝0.942，s1、s2以及s3分别为储容值CR、储误值CW以及传速值CS的预设比例系数，且1.87＜s1＜s2＜s3，取s1＝1.98，s2＝2.15，s3＝2.48；
将所有的储存节点按照储优系数CY从大到小的顺序进行抽取，抽取数量与储存包C i的数量相同，并将抽取的储存节点标记为选中节点，并将每个储存包Ci随机储存于一个选中节点中，并生成数据接收指令，并将数据接收指令发送至信息管理模块。
本发明的有益效果：
本发明的一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，通过数据采集模块利用若干个无线传感器网络采集数据，并形成数据传输包，传输者通过信息管理模块上传标识符文本以及特征密码，通过数据传输平台将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包，通过信息分割模块将加密数据包进行分割，形成加密包，并获取提取码，并将提取码分别依次与加密包一一对应，形成储存包，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，通过数据储存模块获取储存节点的储容值、储误值以及传速值，并根据三者获得储优系数，并按照储优系数抽取数量与储存包的数量相同的选中节点，并将储存包储存于选中节点中，接收者通过信息管理模块上传提取文本，通过数据传输平台将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，验证成功则将所有的储存包进行重组，形成提取数据包，并将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包；该数据加密传送方法首先将需要传输的数据传输包进行加密处理，并进行分割，并将分割得到的提取码与加密包进行对应，形成储存包，之后对储存包进行储存的储存节点进行分析，得到储优系数，储优系数用于综合衡量储存节点优先被选择并进行储存的程度，且储优系数越大表示越优先被选择，最终将储存包一一对应储存于选中节点中；该数据加密传送方法采用了数据分割和提取码标记分配的方式，避免了数据包在传输过程中的丢失和错位问题，而且提高了数据被窃听、篡改的难度，能够保障数据的安全性和完整性，同时，采用了加密处理和解密处理的方式，保障了数据的安全性，最后通过选择最佳的储存节点进行储存能够保证了数据传输的可靠性和稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中一种基于无线传感网络的数据加密传送方法的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1所示，本实施例为一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，包括以下模块：数据采集模块、信息管理模块、数据传输平台、信息分割模块以及数据储存模块；
其中，所述数据采集模块用于利用若干个无线传感器网络采集数据，并形成数据传输包，并将数据传输包发送至数据传输平台，同时生成数据传输指令，并将数据传输指令发送至信息管理模块；
其中，所述信息管理模块用于传输者上传标识符文本以及特征密码，并将标识符文本以及特征密码发送至数据传输平台；还用于接收者上传提取文本，并将提取文本发送至数据传输平台；
其中，所述数据传输平台用于将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包，并将加密数据包发送至信息分割模块；还用于将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，验证成功则将所有的储存包Ci进行重组，形成提取数据包，并将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包；
其中，所述信息分割模块用于将加密数据包进行分割，形成加密包J i，并获取提取码，并将提取码分别依次与加密包J i一一对应，形成储存包Ci，将储存包Ci发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块；
其中，所述数据储存模块用于获取储存节点的储容值CR、储误值CW以及传速值CS，并根据储容值CR、储误值CW以及传速值CS获得储优系数CY，并按照储优系数CY抽取数量与储存包C i的数量相同的选中节点，并将储存包C i储存于选中节点中。
实施例2：
请参阅图1所示，本实施例为一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，包括以下步骤：
步骤S1：数据采集模块利用若干个无线传感器网络采集数据，并将所有的数据合并形成一个数据包，并将其标记为数据传输包；
步骤S2：数据采集模块将数据传输包发送至数据传输平台，同时生成数据传输指令，并将数据传输指令发送至信息管理模块；
步骤S3：信息管理模块接收到数据传输指令后，传输者上传标识符文本以及特征密码，并将标识符文本以及特征密码发送至数据传输平台；其中，标识符文本中含有若干个预设的标识符，特征密码为传输者自行设置；
步骤S4：数据传输平台将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包；所述加密处理的方式为采用对称加密算法或采用非对称加密算法；所述的对称加密算法包括AES加密算法、DES加密算法、3DES加密算法；所述的非对称加密算法包括RSA加密算法、ECC加密算法；
步骤S5：数据传输平台将加密数据包发送至信息分割模块；
步骤S6：信息分割模块将加密数据包按照预设字节数分割成若干个子加密数据包，并将其依次标记为加密包J i，i＝1、……、n，n为自然数；
步骤S7：信息分割模块从上传标识符文本随机抽取与加密包J i相同数量的标识符，获取每个标识符的抽取时间，将标识符、抽取时间以及特征密码三者进行组合，形成提取码；
步骤S8：信息分割模块将提取码分别依次与加密包J i一一对应，形成储存包Ci，将储存包C i发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块；
步骤S9：数据储存模块在传输网络中设置若干个储存节点，且每个储存节点均设置有用于储存储存包C i的数据存储空间；
步骤S10：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间的最大储存容量，并将其标记为储容值CR；
步骤S11：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包Ci的过程中出现数据储存不完整或者数据未成功储存的总次数，并将其标记为储误值CW；
步骤S12：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包Ci的过程中的最大数据储存速率、最小数据储存速率以及平均数据储存速率，并将其依次标记为大速值DS、小速值XS以及均速值JS，获取大速值DS、小速值XS之间的差值，并将其标记为波动值BD，将波动值BD、均速值JS代入公式CS＝-BD×c1+JS×c2中得到传速值CS，其中，c1、c2分别为波动值BD、均速值JS的预设比例系数，且c1+c2＝1，0＜c1＜c2＜1，取c1＝0.38，c2＝0.62；
步骤S13：数据储存模块将储容值CR、储误值CW以及传速值CS代入公式得到储优系数CY，其中，γ为调节因子，取γ＝0.942，s1、s2以及s3分别为储容值CR、储误值CW以及传速值CS的预设比例系数，且1.87＜s1＜s2＜s3，取s1＝1.98，s2＝2.15，s3＝2.48；
步骤S14：数据储存模块将所有的储存节点按照储优系数CY从大到小的顺序进行抽取，抽取数量与储存包C i的数量相同，并将抽取的储存节点标记为选中节点，并将每个储存包C i随机储存于一个选中节点中，并生成数据接收指令，并将数据接收指令发送至信息管理模块；
步骤S15：信息管理模块接收到数据接收指令后，接收者上传提取文本，并将提取文本发送至数据传输平台；
步骤S16：数据传输平台将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，若两者完全相同，则表示验证成功，并根据提取文本中的提取码从数据储存模块中调取储存包Ci，并将所有的储存包C i进行重组，形成提取数据包；
步骤S17：数据传输平台将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包；解密处理的方式为加密处理所用的加密算法相应的解密算法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：数据采集模块利用若干个无线传感器网络采集数据，并将所有的数据合并形成一个数据包，并将其标记为数据传输包；
步骤S2：数据采集模块将数据传输包发送至数据传输平台，同时生成数据传输指令，并将数据传输指令发送至信息管理模块；
步骤S3：信息管理模块接收到数据传输指令后，传输者上传标识符文本以及特征密码，并将标识符文本以及特征密码发送至数据传输平台；
步骤S4：数据传输平台将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包；
步骤S5：数据传输平台将加密数据包发送至信息分割模块；
步骤S6：信息分割模块将加密数据包按照预设字节数分割成若干个子加密数据包，并将其依次标记为加密包；
步骤S7：信息分割模块从上传标识符文本随机抽取与加密包相同数量的标识符，获取每个标识符的抽取时间，将标识符、抽取时间以及特征密码三者进行组合，形成提取码；
步骤S8：信息分割模块将提取码分别依次与加密包一一对应，形成储存包，将储存包发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块；
步骤S9：数据储存模块在传输网络中设置若干个储存节点，且每个储存节点均设置有用于储存储存包的数据存储空间；
步骤S10：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间的最大储存容量，并将其标记为储容值；
步骤S11：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包的过程中出现数据储存不完整或者数据未成功储存的总次数，并将其标记为储误值；
步骤S12：数据储存模块获取储存节点的数据存储空间在历史储存储存包的过程中的最大数据储存速率、最小数据储存速率以及平均数据储存速率，并将其依次标记为大速值、小速值以及均速值，获取大速值、小速值之间的差值，并将其标记为波动值，将波动值、均速值经过分析得到传速值；
步骤S13：数据储存模块将储容值、储误值以及传速值经过分析得到储优系数；
步骤S14：数据储存模块将所有的储存节点按照储优系数从大到小的顺序进行抽取，抽取数量与储存包的数量相同，并将抽取的储存节点标记为选中节点，并将每个储存包随机储存于一个选中节点中，并生成数据接收指令，并将数据接收指令发送至信息管理模块；
步骤S15：信息管理模块接收到数据接收指令后，接收者上传提取文本，并将提取文本发送至数据传输平台；
步骤S16：数据传输平台将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，若两者完全相同，则表示验证成功，并根据提取文本中的提取码从数据储存模块中调取储存包，并将所有的储存包进行重组，形成提取数据包；
步骤S17：数据传输平台将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，其特征在于：
数据采集模块，用于利用若干个无线传感器网络采集数据，并形成数据传输包，并将数据传输包发送至数据传输平台，同时生成数据传输指令，并将数据传输指令发送至信息管理模块；
信息管理模块，用于传输者上传标识符文本以及特征密码，并将标识符文本以及特征密码发送至数据传输平台；还用于接收者上传提取文本，并将提取文本发送至数据传输平台；
数据传输平台，用于将数据传输包进行加密处理，生成加密数据包，并将加密数据包发送至信息分割模块；还用于将接收到的提取文本与储存的提取文本进行比对，验证成功则将所有的储存包进行重组，形成提取数据包，并将提取数据包进行解密处理，恢复出原始的数据，形成数据接收包；
信息分割模块，用于将加密数据包进行分割，形成加密包，并获取提取码，并将提取码分别依次与加密包一一对应，形成储存包，将储存包发送至数据储存模块，将所有的提取码汇集形成文本，得到提取文本，并将提取文本发送至信息管理模块；
数据储存模块，用于获取储存节点的储容值、储误值以及传速值，并根据储容值、储误值以及传速值获得储优系数，并按照储优系数抽取数量与储存包的数量相同的选中节点，并将储存包储存于选中节点中。
3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，其特征在于，所述数据传输平台加密处理的方式为采用对称加密算法或采用非对称加密算法。
4.根据权利要求3所述的一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，其特征在于，所述的对称加密算法包括AES加密算法、DES加密算法、3DES加密算法。
5.根据权利要求3所述的一种基于无线传感网络的数据加密传送方法，其特征在于，所述的非对称加密算法包括RSA加密算法、ECC加密算法。
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