基于无线传感器网络的数据可靠传输机制的研究

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1、硕士学位论文基于无线传感器网络的数据可靠传输机制的研究RESEARCHONRELIABLETRANSMISSIONOFDATABASEDONWIRELESSSENSORNETWORK张航哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP393.0学校代码：10213国际图书分类号：004.4密级：公开工学硕士学位论文基于无线传感器网络的数据可靠传输机制的研究硕士研究生：张航导师：佟晓筠教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP393.0U.D.C:004.4Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONRELIABLETRANSMISSIONOFDATABASEDONWIRELESSSENSORNETWORKCandidate：ZhangHangSupervisor：Prof.TongXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerScienceAndTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：Ju

3、ne,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要无线传感器网络由大量存储能力有限、功率有限的传感器节点组成，由于其主要应用于环境监测、交通维护以及医疗保健等重要领域，因此数据的可靠传输便成为了一个最为关键的安全因素。本文围绕数据的可靠传输展开了两大方面的研究，即初期如何构建低成本、低功耗、性能优良的网络以及网络构建后数据如何能安全的进行传输。对于网络构建部分，本文认为基于贪婪准则的节点部署方法易于实现，且易于扩展。但各节点独立地生成到网关的通信路径，而没有实时参考既存网络

4、的节点分布情况。基于此，本文提出了既存中继节点优先准则等三种新的贪婪准则，并将这三种准则与最近贪婪准则相结合，最终得到了一种基于协作机制的中继节点部署算法。同时，为使各节点的负载趋于平均，本文提出了阈值法以及平均值法。并给出了相应的路由方法，容错方案以及节点部署的扩展方法。网络构建后，常会对数据进行加密操作以达到安全传输的目的。而加密密钥流的安全性直接影响到加密算法的安全性，好的量化方式是获得高安全性密钥流的最主要因素。因此，针对数据的安全传输部分，本文重点研究了密钥流的量化方式以及密钥流序列的随机性能判定方式。最终提出了一种能自动截取随机比特位组合的L比特量化方法。同时，本文总结并

5、规范了密钥流序列的随机性评判标准，并提出了序列线性复杂度平均误差等两种新的测试方法。理论分析和实验结果表明，在网络构建部分，本文提出的基于协作机制的中继节点部署算法耗费更少的中继节点，能降低网络传输的总能耗，减少网络的构建成本。本文提出的阈值法等两种负载均衡方法能明显均衡各节点负载，节省各节点的能量。在数据安全传输方面，本文提出的自动截取随机比特位组合的L比特量化方法能避免人为干预的环节，使得最终得到的密钥流随机性更好。但该量化方法会额外耗费时间，故建议将其运用于加密数据量适中的场合。关键词：无线传感器网络；节点部署；负载均衡；量化方法；密钥流随机性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论

6、文AbstractThewirelesssensornetworkconsistsofamyriadofsensornodeswithlimitedstoragecapacityandlimitedpower.Becauseofitsmainapplicationinenvironmentalmonitoring,transportationmaintenance,medicalcareandotherimportantareas,sothereliabletransmissionofdatabecomesakeysecurityfactor.Aroundthereliabletra

7、nsmissionofdata,thispapermainlycarriedouttwoaspectsofstudies.Namely,howtoconstructonenetworkwithlowcost,lowpowerconsumptionandexcellentperformance;howtotransmitdatasafelyaftertheconstruction.Fortheconstructionofnetwork,thedeployme