專利名稱：一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Multimedia SensorNetworks, WMSNs)的安全通信技術(shù)方案,具體的是一種基于分布式圖像隱寫術(shù)的安全通信方法，屬于計(jì)算機(jī)無線通信安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著多媒體傳感設(shè)備(如CMOS攝像頭和麥克風(fēng))和無線通信系統(tǒng)(例如IEEE802. 11,802. 15標(biāo)準(zhǔn)所提出的通信系統(tǒng))的普及，無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展。所謂無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)，是由一組具有計(jì)算、存儲和通信能力的多媒體傳感節(jié)點(diǎn)組成的分布式感知網(wǎng)絡(luò)，其借助節(jié)點(diǎn)上的多媒體傳感器感知所在周邊環(huán)境的多種媒體信息(音頻流、視頻流、圖像、數(shù)值等)，通過多跳中繼方式將數(shù)據(jù)傳到信息匯聚中心，再由匯聚中 心對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。隨著監(jiān)測環(huán)境的日益復(fù)雜多變，與傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，作為一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，WMSNs更多的關(guān)注于音頻、視頻、圖像等大數(shù)據(jù)量、大信息量媒體的采集與處理。WMSNs不僅增強(qiáng)了現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如跟蹤、環(huán)境監(jiān)測等，也催生了越來越多的新型應(yīng)用。例如，室內(nèi)/室外監(jiān)控系統(tǒng)，交通監(jiān)測和控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)，工業(yè)制造監(jiān)督和控制系統(tǒng)等，其在軍事、民用及商業(yè)領(lǐng)域中都具有廣泛的應(yīng)用。盡管具有很好的發(fā)展前景，但由于需在無線信道中傳輸多媒體數(shù)據(jù)，WMSNs更容易受到各種安全攻擊(包括竊聽、惡意注入和數(shù)據(jù)包篡改等)。另外，在WMSNs中會產(chǎn)生大量多媒體數(shù)據(jù)，而各多媒體傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸帶寬、能源供應(yīng)和計(jì)算能力有限，這樣的內(nèi)在矛盾使得WMSNs與傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，在解決通信安全問題時，面臨更多的挑戰(zhàn)。保證數(shù)據(jù)完整性和可信性的傳統(tǒng)方式是采用加密算法。但是，介于有限的能量資源和計(jì)算能力，在無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的加密算法，例如Diffie-Hellman公鑰加密算法。除此之外，在現(xiàn)代加密系統(tǒng)中，密鑰的分布和管理至關(guān)重要，這一問題需要進(jìn)一步解決。近年來，數(shù)字隱寫術(shù)(Stegonagraphy)為保障數(shù)字通信安全提供了一種新的思路。與加密算法相比，隱寫術(shù)并非將隱秘信息處理為不可讀的密文，而是將隱秘信息隱藏于其他形式的數(shù)字媒體(文本、音頻或圖像)中，從而不引起攻擊者的注意，避免隱秘信息被發(fā)現(xiàn)。另外，它無需加密算法中復(fù)雜嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拿荑€管理，具有更好的靈活性。隱寫術(shù)中常用的信息嵌入與提取算法分為空域替換法與變換域法?？沼蛱鎿Q法是用待隱藏的信息替換載體信息中的冗余部分，如LSB算法，用隱藏信息位替換載體中的一些不重要位。而目前多數(shù)信息隱藏方法都采用了變換域技術(shù)，即把待隱藏的信息嵌入到載體的一個變換空間(如小波變換域)中，變換域法具有可與數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)兼容的優(yōu)點(diǎn)，對諸如壓縮、剪裁和某些圖像處理等攻擊的魯棒性更強(qiáng)。盡管隱寫術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但該技術(shù)在WMSNs的安全通信中未被廣泛應(yīng)用。美國學(xué)者Claude Turner提出了一種應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息隱藏計(jì)算范式，但是，該范式并沒有考慮到信息隱藏方法在多媒體數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用，并且相關(guān)的信息隱藏和提取算法需要進(jìn)一步優(yōu)化。另外，考慮到麗SNs應(yīng)用環(huán)境中各種技術(shù)資源的限制，通信的安全和保密策略必須與多媒體內(nèi)容的分布式處理機(jī)制相結(jié)合。分布式信源編碼(Distributed SourceCoding, DSC)技術(shù)就是其中一種典型的分布式處理機(jī)制。迄今為止，在麗SNs中，DSC技術(shù)主要用于多媒體數(shù)據(jù)壓縮，由于降低了編碼端的計(jì)算負(fù)擔(dān)，該方法在傳感節(jié)點(diǎn)上有更好的節(jié)能表現(xiàn)。如何將該技術(shù)應(yīng)用于WMSNs的通信安全中，在保障通信質(zhì)量的同時，獲得更高的能量效率，值得進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對背景技術(shù)中提出的問題，考慮到麗SNs應(yīng)用中潛在的通信安全威脅，以及傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)資源(無線傳輸帶寬、能源供應(yīng)和計(jì)算能力)限制，提出了一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法。本方法在保證WMSNs通信安全 的同時，降低了傳感節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長了網(wǎng)絡(luò)壽命。技術(shù)方案本發(fā)明是一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法，該方法引入分布式計(jì)算的概念，提出了一種負(fù)載均衡的分布式網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采用基于離散小波變換的圖像隱寫術(shù)，保證隱秘信息的不可見性和安全性；在信息嵌入/提取算法中引入完美哈希函數(shù)，無需密鑰管理；
所采用的分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，隱秘信息的傳輸過程如下，
步驟I :源傳感節(jié)點(diǎn)捕獲圖像后，通知有效通信范圍內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)，滿足要求的節(jié)點(diǎn)按照低能耗自適應(yīng)分簇層次結(jié)構(gòu)LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,)分簇路由協(xié)議選擇多個簇頭；
步驟2 :步驟I得到的簇頭依據(jù)與源節(jié)點(diǎn)之間的距離，自組織形成一條虛擬簇頭鏈路，網(wǎng)絡(luò)中其余節(jié)點(diǎn)根據(jù)LEACH協(xié)議分別選擇各自的簇頭節(jié)點(diǎn)來建立簇；
步驟3 :源傳感節(jié)點(diǎn)將原始隱秘信息O為n bits分為3部分=O1為n/2 bits,O2為n/4bits、O3為n/4 bits，然后對載體圖像進(jìn)行小波變換，分別得到小波域子帶頻率系數(shù)LL1,LH1, HL1, HH1 ;在源節(jié)點(diǎn)所處簇中選擇距離源節(jié)點(diǎn)最近的4個成員節(jié)點(diǎn)，分別用Node111,NodeLH1, NodeHU，Nodeffill 表示，將 O1 和 LL1 傳輸?shù)?NodeLu 節(jié)點(diǎn)，將 O2 和 LH1 傳輸?shù)?Nodemi節(jié)點(diǎn)，O3和HL1傳輸?shù)絅odem節(jié)點(diǎn)，HH1傳輸?shù)絅ode·節(jié)點(diǎn)；
步驟4 :在Nodemi> Nodeau節(jié)點(diǎn)處,使用本方法中所提出的信息嵌入算法將02、O3嵌入到LH1' HL1中，嵌入后的小波系數(shù)與NocKu處的01、LLl, NodeHH1處的HH1 —起傳輸?shù)较乱淮氐拇仡^節(jié)點(diǎn)；
步驟5 :下一簇頭節(jié)點(diǎn)接受到數(shù)據(jù)后，將已嵌入隱秘信息的LU、HL1以及HH1發(fā)送到該簇中的3個成員節(jié)點(diǎn)存儲，對O1和LL1重復(fù)進(jìn)行步驟3-步驟5的操作，如此沿鏈路方向反復(fù)進(jìn)行嵌入操作，直至到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)；
步驟6 :在匯聚節(jié)點(diǎn)，通過小波逆變換，將嵌入有隱秘信息的小波系數(shù)進(jìn)行小波重建，得到最終包含有完整隱秘信息的隱秘圖像；
步驟7 :隱秘圖像傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)后，使用本方法提出的信息提取算法恢復(fù)出原始的隱秘信息，至此，整個安全通信過程結(jié)束。所述信息嵌入/提取算法中，所采用的離散小波變換為Harr小波變換，但不限于此。所述信息嵌入/提取算法中，所采用的完美哈希函數(shù)，以關(guān)鍵值和隱秘信息數(shù)據(jù)總量作為輸入，輸出為二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。所述信息嵌入/提取 算法，所采用的完美哈希函數(shù)采用基于gperf的完美哈希函數(shù)，但不限于此。有益效果該方法針對WMSNs應(yīng)用中潛在的通信安全問題，以及傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)資源的限制，提出了一種基于分布式圖像隱寫術(shù)的安全通信方法。該方法首先提出了一種基于分布式處理機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議。關(guān)于隱秘信息嵌入與提取算法，采用了基于小波變換的變換域方法，并且引入了完美哈希函數(shù)。簡而言之，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)將隱秘傳感數(shù)據(jù)均衡分布到各個傳感器節(jié)點(diǎn)。每個節(jié)點(diǎn)只處理原始數(shù)據(jù)的一部分，沒有一個節(jié)點(diǎn)能夠獲知全部的原始數(shù)據(jù)。為了獲取完整的數(shù)據(jù)來進(jìn)行攻擊，攻擊者需要偵查所有參與節(jié)點(diǎn)間的通信。因此該機(jī)制可以獲得更高的安全性。(2)由于采取分布式機(jī)制，大量的計(jì)算可以從傳感節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到能量和計(jì)算資源更充裕的匯聚節(jié)點(diǎn)。因此，整個網(wǎng)絡(luò)的壽命可以延長。(3)信息隱藏和提取算法選擇離散小波域的中頻系數(shù)，這樣可以獲得更高的魯棒性，避免信道噪聲、數(shù)據(jù)壓縮或惡意攻擊帶來的安全威脅。另外，通過引入完美哈希函數(shù)，該機(jī)制無需復(fù)雜的密鑰管理。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中S為源節(jié)點(diǎn)，Cl、C2為簇頭節(jié)點(diǎn)，Sink為匯聚節(jié)點(diǎn)，D為目的節(jié)點(diǎn)，LLl等為嵌入隱秘信息的成員節(jié)點(diǎn)。圖2是隱秘信息嵌入與提取過程，其中C為載體圖像，C'為隱秘圖像，O為隱秘信息，LL、LH、HL、HH為小波變換系數(shù)，P為數(shù)字?jǐn)?shù)組，表示嵌入隱秘信息的小波系數(shù)位置。圖3是隱秘圖像受到信道噪聲影響和數(shù)據(jù)截取攻擊。
具體實(shí)施例方式為了保證麗SNs應(yīng)用中的通信安全，本發(fā)明采用了一種基于分布式圖像隱寫術(shù)的通信安全保護(hù)方法。具體的，該方法可以用
Dk,P)這樣一個五元組來表示。其中C為載體圖像，O為隱秘信息，Ek為信息嵌入算法，Dk為信息提取算法，P為分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議。該方法將隱秘信息O嵌入載體圖像C中，從而不引起攻擊者的注意，對于隱秘信息嵌入和提取算法Ek和Dk，我們采用了基于二位離散小波變換(Discrete Wavelet Transform, DWT)的變換域算法,該算法將隱秘信息數(shù)據(jù)嵌入到圖像小波變換域的中頻系數(shù)中，既保證了隱秘信息在傳輸過程中的不可見性，又避免了因?yàn)閳D像壓縮和惡意攻擊等而可能導(dǎo)致的信息丟失。另外，該方法通過在嵌入與提取算法中引入完美哈希函數(shù)，避免了傳統(tǒng)加密算法中復(fù)雜嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拿荑€管理過程。進(jìn)一步的，為了解決始終限制麗SNs中多媒體數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)馁Y源約束問題，引入分布式信源編碼的概念，提出了一種高效節(jié)能、負(fù)載均衡的分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議。一、分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議
如附圖1，該協(xié)議中隱秘信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過程如下
I.源傳感節(jié)點(diǎn)捕獲圖像后，通知有效通信范圍內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)，滿足要求的節(jié)點(diǎn)按照LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)分族路由協(xié)議選擇多個族頭。2.步驟I得到的簇頭依據(jù)與源節(jié)點(diǎn)之間的距離，自組織形成一條虛擬簇頭鏈路，網(wǎng)絡(luò)中其余節(jié)點(diǎn)根據(jù)LEACH分別選擇各自的簇頭節(jié)點(diǎn)來建立簇。3.源傳感節(jié)點(diǎn)將原始隱秘信息O (n bits)分為3部分A1 (n/2 bits)> O2(n/4bits)、O3(n/4 bits)，然后對載體圖像進(jìn)行小波變換，得到小波域子帶頻率系數(shù)=LL1, LH1,HL1, HH10其中，LH1, HL1為中頻系數(shù)。在源節(jié)點(diǎn)所處簇中選擇距離源節(jié)點(diǎn)最近的4個成員節(jié)點(diǎn)，分別用Node111, Nodemi, NodeHL1； Nodeffll表示。將O1和LL1傳輸?shù)絅odeixi節(jié)點(diǎn)，將O2和LH1傳輸?shù)絅0deLH1節(jié)點(diǎn)，O3和HL1傳輸?shù)絅odeau節(jié)點(diǎn)，HH1傳輸?shù)絅ode腿節(jié)點(diǎn)。4.在Nodeuil、Nodem節(jié)點(diǎn)處，使用本方法中所提出的信息嵌入算法將O2、O3嵌入到LHpHL1中。嵌入后的小波系數(shù)與Node111處的01、LLl, Nodeffill處的HH1 —起傳輸?shù)较乱淮氐拇仡^節(jié)點(diǎn)。 5.下一簇頭節(jié)點(diǎn)接受到數(shù)據(jù)后，將已嵌入隱秘信息的LA、HL1以及HH1發(fā)送到該簇中的3個最近的成員節(jié)點(diǎn)存儲，對O1和LL1重復(fù)進(jìn)行步驟3-步驟5的操作。如此沿鏈路方向反復(fù)進(jìn)行嵌入操作，直至到達(dá)匯聚(Sink)節(jié)點(diǎn)。6.在匯聚節(jié)點(diǎn)，通過小波逆變換，將嵌入有隱秘信息的小波系數(shù)進(jìn)行小波重建，得到最終包含有完整隱秘信息的隱秘圖像(Stego)。7.隱秘圖像傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)后，使用本方法提出的信息提取算法恢復(fù)出原始的隱秘信息。至此，整個安全通信過程結(jié)束。二、信息嵌入/提取算法 息嵌入算法
I.輸入隱秘信息O和載體圖像C。2.將隱秘信息O串行化TokeniZe，l個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)塊，存儲于數(shù)組L[m]中。其中，數(shù)據(jù)塊的總數(shù)為m。3.對C進(jìn)行二維離散小波變換，得到4個小波子帶系數(shù)LL、HL、LH、HH。4.利用偽隨機(jī)數(shù)生成器產(chǎn)生一個16比特的二進(jìn)制偽隨機(jī)數(shù)，作為關(guān)鍵字h。5.完美哈希函數(shù)H將關(guān)鍵字h和m作為輸入，產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)序列，用數(shù)組P [m]存儲。該數(shù)字序列表示嵌入隱秘數(shù)據(jù)的小波系數(shù)位置。6.選擇HL、LH小波子帶來嵌入隱秘信息。j — 1，當(dāng)j <= m時，執(zhí)行以下嵌入操作
讀取L[j]中存儲的數(shù)據(jù)。根據(jù)P[j]確定小波系數(shù)的位置，用L[j]中數(shù)據(jù)替換該處的小波系數(shù)。j — j + I.
7.最終輸出是關(guān)鍵字h，隱秘信息數(shù)據(jù)量m和嵌入隱秘信息的小波系數(shù)。至此整個信息嵌入過程結(jié)束。
息提取算法
I.輸入關(guān)鍵字h'，隱秘信息數(shù)據(jù)量m和隱秘圖像C'，其中h'的二進(jìn)制長度為η。2.對C'進(jìn)行n/16級小波變換，得到各級小波系數(shù)LL^ HLi, LHi, HHi,其中i表示小波級數(shù)。3. i — I,當(dāng)i〈= n/16時,執(zhí)行以下操作
選取小波系數(shù)HLpLHitl提取h'中[(i-1) *16+1，i*16]的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，用h' [i]表示。利用選取的完美哈希函數(shù)H，將h' [i]和m作為輸入，產(chǎn)生數(shù)據(jù)序列P' [m]。j — 1，當(dāng)j <= m時,執(zhí)行以下操作
從HLpLHi中提取出P' [m]所表示位置處的小波系數(shù)?！ — j + I。4.將從各級小波系數(shù)中提取出的數(shù)據(jù)串行化，最終得到原始數(shù)據(jù)。至此，信息提取過程結(jié)束。
下面結(jié)合實(shí)施例對技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步詳細(xì)描述。在本實(shí)施例中，源節(jié)點(diǎn)距離目的節(jié)點(diǎn)較近，整個過程只需一級小波變換，如附圖2所示。本實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣屬于本申請所附權(quán)利要求書所限定范圍。隱秘信息在麗SNs中的整個通信過程如下
I.源傳感節(jié)點(diǎn)捕獲圖像C后，通知有效通信范圍內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)，滿足要求的節(jié)點(diǎn)按照LEACH協(xié)議選擇簇頭。2.源傳感節(jié)點(diǎn)對載體圖像C進(jìn)行Harr小波變換，得到小波域子帶頻率系數(shù)LL，LH, HL, HH。其中，LH、HL為中頻系數(shù)。在源節(jié)點(diǎn)所處簇中選擇距離源節(jié)點(diǎn)最近的成員節(jié)點(diǎn)，用Node表不。將原始隱秘信息O和小波系數(shù)傳輸?shù)絅ode節(jié)點(diǎn)。3.在Node節(jié)點(diǎn)處，將隱秘信息O串行化，I個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)塊，存儲于數(shù)組L[m]中。其中，數(shù)據(jù)塊的總數(shù)為m。利用偽隨機(jī)數(shù)生成器產(chǎn)生一個16比特的二進(jìn)制偽隨機(jī)數(shù)，作為關(guān)鍵字h。使用基于GNU gperf的完美哈希函數(shù)H將關(guān)鍵字h和m作為輸入，產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)序列，用數(shù)組P [m]存儲。該數(shù)字序列表示嵌入隱秘數(shù)據(jù)的小波系數(shù)位置。選擇中波系數(shù)HL、LH來嵌入隱秘信息。j — 1，當(dāng)j <= m時，執(zhí)行以下嵌入操作
讀取L[i]中存儲的數(shù)據(jù)。根據(jù)P[i]確定小波系數(shù)的位置，用L[i]中數(shù)據(jù)替換該處的小波系數(shù)。j — j + I。整個嵌入過程結(jié)束后，Node節(jié)點(diǎn)將處理后的小波系數(shù)以及傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)(Sink)。4.在匯聚節(jié)點(diǎn)，使用Harr小波對接受到的小波系數(shù)進(jìn)行逆變換，得到含有隱秘信息的隱秘圖像，然后將以及接受到的原始信息字節(jié)長度m和關(guān)鍵字h傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。5.目的節(jié)點(diǎn)D接受到數(shù)據(jù)后，首先對C'進(jìn)行Harr小波變換，得到小波系數(shù)LL、LH、HL、HH。然后利用基于GNU gperf的完美哈希函數(shù)H，將h和m作為輸入，產(chǎn)生數(shù)據(jù)序列P[m]。j — 1，當(dāng)j <= m時,執(zhí)行以下操作
從HLp LHi中提取出P [m]所表示位置處的小波系數(shù)。j — j + I。
至此，完整隱秘信息被提取出來，整個通信過程結(jié)束。為驗(yàn)證本方法的魯棒性和抗攻擊性，我們用原始隱秘信息O與接受到的隱秘信息O'之間的歸一化相關(guān)系數(shù)NC來表示二者之間的相似性，NC的表達(dá)式如下
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法，其特征在于該方法引入分布式計(jì)算的概念，提出了一種負(fù)載均衡的分布式網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采用基于離散小波變換的圖像隱寫術(shù)，保證隱秘信息的不可見性和安全性；在信息嵌入/提取算法中引入完美哈希函數(shù)，無需密鑰管理； 所采用的分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，隱秘信息的傳輸過程如下， 步驟I:源傳感節(jié)點(diǎn)捕獲圖像后，通知有效通信范圍內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)，滿足要求的節(jié)點(diǎn)按照低能耗自適應(yīng)分簇層次結(jié)構(gòu)LEACH分簇路由協(xié)議選擇多個簇頭； 步驟2 :步驟I得到的簇頭依據(jù)與源節(jié)點(diǎn)之間的距離，自組織形成一條虛擬簇頭鏈路，網(wǎng)絡(luò)中其余節(jié)點(diǎn)根據(jù)LEACH協(xié)議分別選擇各自的簇頭節(jié)點(diǎn)來建立簇； 步驟3 :源傳感節(jié)點(diǎn)將原始隱秘信息O為n bits分為3部分=O1Sn/^ bits、02Sn/4bits、03為11/4 bits，然后對載體圖像進(jìn)行小波變換，分別得到小波域子帶頻率系數(shù)LL1,LH1, HL1, HH1 ;在源節(jié)點(diǎn)所處簇中選擇距離源節(jié)點(diǎn)最近的4個成員節(jié)點(diǎn)，分別用Node111,NodeLH1, NodeHU，Nodeffill 表示，將 O1 和 LL1 傳輸?shù)?NodeLu 節(jié)點(diǎn)，將 O2 和 LH1 傳輸?shù)?Nodemi節(jié)點(diǎn)，O3和HL1傳輸?shù)絅odem節(jié)點(diǎn)，HH1傳輸?shù)絅ode·節(jié)點(diǎn)； 步驟4 :在Nodemi> Nodeau節(jié)點(diǎn)處,使用本方法中所提出的信息嵌入算法將02、O3嵌入到LH1' HL1中，嵌入后的小波系數(shù)與NocKu處的01、LLl, NodeHH1處的HH1 —起傳輸?shù)较乱淮氐拇仡^節(jié)點(diǎn)； 步驟5 :下一簇頭節(jié)點(diǎn)接受到數(shù)據(jù)后，將已嵌入隱秘信息的LU、HL1以及HH1發(fā)送到該簇中的3個成員節(jié)點(diǎn)存儲，對O1和LL1重復(fù)進(jìn)行步驟3-步驟5的操作，如此沿鏈路方向反復(fù)進(jìn)行嵌入操作，直至到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)； 步驟6 :在匯聚節(jié)點(diǎn)，通過小波逆變換，將嵌入有隱秘信息的小波系數(shù)進(jìn)行小波重建，得到最終包含有完整隱秘信息的隱秘圖像； 步驟7 :隱秘圖像傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)后，使用本方法提出的信息提取算法恢復(fù)出原始的隱秘信息，至此，整個安全通信過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法，其特征在于所述信息嵌入/提取算法中，所采用的離散小波變換為Harr小波變換，但不限于此。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法，其特征在于所述信息嵌入/提取算法中，所采用的完美哈希函數(shù)，以關(guān)鍵值和隱秘信息數(shù)據(jù)總量作為輸入，輸出為二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法，其特征在于所述信息嵌入/提取算法，所采用的完美哈希函數(shù)采用基于gperf的完美哈希函數(shù)，但不限于此。
全文摘要
一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全通信方法，針對無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中潛在的通信安全威脅，以及傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)資源有限的問題，引入分布式計(jì)算的概念，提出了一種負(fù)載均衡的分布式網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；同時，采用基于離散小波變換的隱寫術(shù)，保證隱秘信息的不可見性和安全性；在信息隱藏/提取算法中引入完美哈希函數(shù)，無需密鑰管理。該方法使得無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中通信過程具有更高的魯棒性，各節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡，降低了傳感節(jié)點(diǎn)的能耗，延長了網(wǎng)絡(luò)生存周期。
文檔編號H04L29/06GK102946393SQ20121046998
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者林巧民, 王汝傳, 葉寧, 孫力娟, 肖甫, 黃海平, 李鵬, 顧翔 申請人:南京郵電大學(xué)