[发明专利]轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法

权利要求书

1.轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，包括如下阶段：

第一阶段：系统初始化阶段，在此阶段，基站随机挑选一个数，根据该数生成一条单向密钥链，并在各传感器节点部署之前将密钥链承诺值加入到各传感器节点中；

第二阶段：数据包的前期处理阶段，在此阶段基站利用哈希函数，根据需要分发的特定的小数据项，构造一个属于该数据项的合法数据包；

第三阶段：数据包验证阶段，传感器节点对接收到的数据包进行验证，如果接收到的数据包为合法的数据包，则接受该数据包并对传感器节点进行更新，否则直接放弃该数据包；

所述第三阶段包括以下步骤：

a、传感器节点从任意一个相邻的一跳传感器节点或基站接收到一个数据包；

b、传感器节点验证接收到的数据包的轮值，从而确定该数据包的分发新旧，如果是新一轮分发，则执行步骤c，如果是同一轮分发，则执行步骤d，如果是旧一轮分发，则执行步骤e；

c、如果接收到的数据包是新一轮分发的数据包，则传感器节点执行数据包的验证步骤；传感器节点执行的验证步骤的具体方法如下：

1)验证数据包中的谜键是利用有效的哈希函数和密钥链承诺值得到的结果以及验证该谜键没有被之前的任何一个有效数据项使用过，如果通过验证，则执行2)，否则执行5)；

2)根据基站确定的强度参数的值，检查该数据包哈希值前若干位为零的位数是否与该强度参数相等，如果相等，则执行3)，否则执行5)；

3)检查该数据包中版本号和变量标识的有效性，即确认其为新版本，如果确认其为新版本，则执行4)，否则执行5)；

4)根据该数据包的变量标识来更新数据，同时用数据包中相应的轮值和谜键来更新传感器节点所存储的轮值和谜键；

5)丢弃接收到的数据包；

d、如果接收的数据包与当前数据包属于同一轮分发，则通过Trickle算法来增加该数据包分发的时间间隔；

e、如果接收到的数据包是旧一轮分发的数据包，则传感器节点分发它自己所储存的数据包。

2.根据权利要求1所述轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，所述第一阶段包括下述步骤：

A、基站挑选一个随机数；

B、基站根据该随机数，利用哈希函数来生成一个单向密钥链，密钥链上的密钥称为谜键；

C、基站将密钥链承诺值装载到每个传感器节点中，其中单向密钥链的最后一个谜键称为密钥链承诺值。

3.根据权利要求2所述轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，步骤B中，所述的单向密钥链生成方法为，以基站选择的随机数作为单向密钥链的头节点，其后的每一个密钥链节点上的谜键都由前一个密钥链节点上的谜键通过哈希函数进行哈希而得到，单向密钥链的长度可以是任意的，但不应小于网络生命周期中基站将分发的数据项数。

4.根据权利要求1所述轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，所述第二阶段包括以下步骤：

I、对于每一轮数据分发，基站使用与该轮分发对应的谜键；

II、将该轮所要分发的数据项的轮值设为该轮的轮次；

III、该轮所要分发的数据项以及谜键构成一个具有特定消息的谜；

IIII、上述具有特定消息的谜和一个有效的解答再加上包头构成一个合法的数据包；其中一个有效的解答是指这样一个数，它使得有效载荷经过哈希后，哈希结果的前面若干位为零，这里零的位数称为强度参数。

5.根据权利要求4所述的轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，在步骤I中，从单向密钥链的密钥链承诺值开始，我们对单向密钥链上的谜键从零开始进行编号，在进行数据分发时，根据当前的分发轮次，我们使用编号为该轮次的谜键。

6.根据权利要求4所述轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，步骤II中，所述的数据项包括轮值、变量标识、版本号和数据；其中，轮值表示数据项的分发新旧程度，变量标识唯一标识要被更新的变量，版本号表示数据项的新旧程度，数据表示要分发的数据。

7.根据权利要求4所述轻量级的无线传感器网络安全小数据分发方法，其特征在于，步骤IIII所述的有效载荷指由谜和该解答组成的项，强度参数的值由基站确定。