无线传感器网络的安全在医疗中的研究与应用

发布时间：2017-08-09 16:07

  本文关键词：无线传感器网络的安全在医疗中的研究与应用

  更多相关文章： 无线传感器网络 混沌加密 Feistel网络 数据压缩

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network),WSN一项多种领域综合起来的技术,包含了无线通信技术、信息的分布式处理技术等,是当今技术研究的热点之一。它在军事、精准农业、医疗、环境监测和城市智能交通等方面都有广泛的应用,尤其在病人数据的采集、移动观察、实时监护等方面发挥十分重要的作用,无线传感器网络在医疗领域应用的研究重点是病人信息的安全性。针对医疗方面中无线传感器网络的具体的应用要求和传感器节点自身条件的限制,提出了一种适用于WSN的混沌分组加密算法,并对数据进行压缩处理。首先,概述了无线传感器网络的概念、特点和面临的多种安全威胁,介绍了混沌加密技术的理论基础及与传统密码学的异同。其次,针对医疗信息易泄露及现有加密算法的的不足,提出了一种基于混沌的无线医疗传感网的分组加密算法。该方法将混沌思想引入到无线传感器网络加密算法中,采用了Feistel网络结构,并对其核心函数进行改进。在精度有限的情况下,对混沌映射进行整数化,并采取引入一个长周期、随机性良好的序列,进行异或运算来消除短周期现象,使混沌系统能保留其伪随机性、初值敏感性和非线性等特点,提高了安全性能,同时节约了能耗。再次,针对医疗监护中数据量大、冗余度高、结构简单、实时性强等特点,设计了基于回归模型的数据压缩算法。当采集的数据波动幅度较大时,动态调整采样时间,改变回归模型的参数并重构一元线性回归模型,使压缩后的数据更贴近真实数据值的变化,表现出良好的压缩性能,有效地延长了网络的生命周期。此外,根据生命体征的重要程度进行优先级的划分,保证数据传输的实时性。最后,对混沌加密算法、压缩算法和优先级设置进行了模块的实现。结果表明本文所提出的混沌加密算法具有很好的混淆和扩散特性,能够保证病人数据的安全性。此外,压缩算法有效降低了数据的冗余度,减少无线传感器网络节点能量的消耗,同时达到远程监护病人的生命体征,使医生能及时了解病人状况并给出治疗方案的目的。传输模块中优先级的设置使紧急数据能尽快传输到监护中心,争取治疗时间。
【关键词】：无线传感器网络 混沌加密 Feistel网络 数据压缩
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 研究背景13-15
• 1.1.1 无线传感器网络13-14
• 1.1.2 WSN医疗应用的优势14-15
• 1.2 研究目的与意义15-16
• 1.3 本文的主要工作16-17
• 1.4 本文的组织结构17-18
• 第2章 相关技术介绍18-29
• 2.1 无线传感器网络技术18-25
• 2.1.1 无线传感器网络概念及特点18-19
• 2.1.2 无线传感器网络的体系结构19-20
• 2.1.3 无线传感器网络协议栈20-22
• 2.1.4 无线传感器网络安全问题22-24
• 2.1.5 无线传感器网络的实际应用24-25
• 2.2 混沌加密技术基础25-28
• 2.2.1 混沌概念25-26
• 2.2.2 混沌基本特征26-27
• 2.2.3 混沌与密码学的关联27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 系统需求分析及总体设计29-37
• 3.1 系统需求分析29-31
• 3.1.1 无线传感器网络安全需求29-30
• 3.1.2 医疗数据的压缩需求30-31
• 3.1.3 功能性需求31
• 3.2 系统总体设计31-36
• 3.2.1 无线医疗传感网监护系统31-32
• 3.2.2 系统的功能模块32-33
• 3.2.3 数据库设计33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 混沌加密算法及数据压缩处理37-57
• 4.1 混沌映射37-42
• 4.1.1Logistic映射及整数化38-40
• 4.1.2 Kent映射及整数化40-42
• 4.2 整数混沌映射的不足及改善方法42-46
• 4.2.1 混沌映射整数化后的不足42-44
• 4.2.2 混沌映射短周期问题的改善方法44-46
• 4.3 WSN混沌分组加解密算法设计46-52
• 4.3.1 分组密码研究46
• 4.3.2 Feistel结构及核心函数F46-48
• 4.3.3 基于混沌的WSN加解密算法48-51
• 4.3.4 密钥的更新51-52
• 4.4 数据压缩处理52-56
• 4.4.1 压缩算法设计52-53
• 4.4.2 线性回归模型的建立53-55
• 4.4.3 动态调整55-56
• 4.5 优先级设置56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 系统实现与结果分析57-64
• 5.1 系统实现58-59
• 5.2 加密模块的实现59-60
• 5.3 压缩模块的实现60-61
• 5.4 传输模块的实现61-62
• 5.5 结果分析62-63
• 5.6 本章小结63-64
• 第6章 总结与展望64-66
• 6.1 本文总结64-65
• 6.2 进一步工作展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李政;李德英;;无线自组织网络中能量有效的广播与组播[J];软件学报;2010年08期

2 孙言强;王晓东;周兴铭;;无线网络中的干扰攻击[J];软件学报;2012年05期

3 蒋鹏;吴建峰;吴斌;董林玺;王达;;基于自适应最优消零的无线传感器网络数据压缩算法研究[J];通信学报;2013年02期

4 宁海楠;;一种基于SDT算法的新的过程数据压缩算法[J];计算机技术与发展;2010年01期

5 佟晓筠;左科;王翥;;基于无线传感器网络的混合混沌新分组加密算法[J];物理学报;2012年03期

6 吴建宁;黄河清;唐浩;黄健;;面向无线传感网的社区远程医疗实时生理参数监测系统[J];计算机系统应用;2014年02期

7 陈磊;;无线医疗传感器网络隐私保护技术研究[J];中国数字医学;2014年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 梁仁夫;基于混沌的伪随机比特发生器和加密算法的研究[D];北京邮电大学;2014年

，

本文编号：646126