專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常要與其它信息設(shè)備進(jìn)行。通信連接。例如用戶(hù)手持PDA在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域行走，可以通過(guò)接入互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)遠(yuǎn)程無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的溫度傳感器上的溫度信息。w SN(無(wú)線傳器網(wǎng)絡(luò))中監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)有時(shí)需要通過(guò)Internet發(fā)送到上層服務(wù)器進(jìn)行分析、處理，同時(shí)上層服務(wù)器端有時(shí)需要將相關(guān)命令下發(fā)到W SN中的節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)相關(guān)任務(wù)操作有些應(yīng)用系統(tǒng)中，不同類(lèi)型的w SN節(jié)點(diǎn)問(wèn)也需要相互協(xié)調(diào)通信以實(shí)現(xiàn)信息共享。這些都需要W SN實(shí)現(xiàn)與不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。實(shí)現(xiàn)異常網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián) 的最佳設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。特別在WSN接入互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，網(wǎng)關(guān)的地位異常特殊，作用異常關(guān)鍵。網(wǎng)關(guān)經(jīng)常擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換器、不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的路由器、全網(wǎng)數(shù)據(jù)聚集、存儲(chǔ)、處理器等重要角色，成為網(wǎng)絡(luò)間連接的不可缺少的紐帶。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般工作在野外，信息傳輸采用無(wú)線傳輸，其安全問(wèn)題異常突出，因此設(shè)計(jì)出安全的網(wǎng)關(guān)是整個(gè)W SN設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。隨著Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種場(chǎng)合的數(shù)據(jù)采集管理、控制感測(cè)環(huán)境中的各種傳感裝置，逐漸成為熱點(diǎn)研究課題.目前基于IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多為適用于短程的無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議…，有利于一些特殊場(chǎng)合數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。因此日前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)大多借用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(如Internet、GPRS等)完成數(shù)據(jù)傳輸，這種方式數(shù)據(jù)傳輸成本較高、覆蓋范圍有限J，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法。使用了 Logistic混沌映射來(lái)產(chǎn)生密鑰，再通過(guò)異或運(yùn)算來(lái)混沌擾亂傳感器傳向網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)傳向傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法由以下幾個(gè)步驟完成第一步安全網(wǎng)關(guān)模型；由于WSN中數(shù)據(jù)信息在進(jìn)入網(wǎng)關(guān)前全部采用混沌密碼系統(tǒng)進(jìn)行了加密擾亂，用戶(hù)無(wú)法得到正確的數(shù)據(jù)信息。因此，WSN的信息在進(jìn)入網(wǎng)關(guān)后需要進(jìn)行混沌解密，用戶(hù)才能得到正確的原文。在W SN中的傳感器中，首先將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制比特流，再用生成的混沌序列對(duì)這個(gè)二進(jìn)制比特流以異或方式進(jìn)行加密置亂，得到經(jīng)加密處理的二進(jìn)制序列密文。在密文進(jìn)入網(wǎng)關(guān)后，在網(wǎng)關(guān)中采用與加密序列相同的混沌序列對(duì)密文再一次進(jìn)行異或，得到原文。第二步信息的加密與置亂算法；為了提高數(shù)據(jù)的安全性，利用混沌信號(hào)作為密鑰流對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行置亂。采用Logistic映射法生成混沌序列，再將混沌序列與數(shù)據(jù)的二進(jìn)制序列進(jìn)行模2加運(yùn)算，得到經(jīng)加密處理的二進(jìn)制密文。第三步信息的解密算法，上述算法給出了基于混沌序列的一種安全網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)新方法，由于WSN中的數(shù)據(jù)信息在W SN向空間發(fā)射前已通過(guò)混沌序列進(jìn)行了加密擾亂，對(duì)攻擊者來(lái)說(shuō)，即使獲取了密文信息，也不能破解。由于采用Logistic映射法生成混沌序列，混沌序列可生成無(wú)限長(zhǎng)的二進(jìn)制序列來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行不問(wèn)斷加密，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的一次一密”。而“一次一密”在理論上目前是無(wú)法破解。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)具有感知能力、計(jì)算能力、實(shí)時(shí)通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的嵌入式無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)、中繼等功能，完成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程線性傳遞的無(wú)線網(wǎng)關(guān)裝置。可在一些采集節(jié)點(diǎn)密集、流量較大、公眾網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有覆蓋的地區(qū)實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。
具體實(shí)施例方式網(wǎng)關(guān)的硬件部分主要由電源電路、微處理器電路、Zigbee無(wú)線通訊電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、接El電路、其它外圍電路構(gòu)成；軟件部分包括Zigbee/802. 15. 4協(xié)議棧程序、主控制程序、數(shù)據(jù)包處理程序、線性組網(wǎng)協(xié)議、接口檢測(cè)程序.所述硬件部分采用C8051F340微處理器，內(nèi)嵌USB與SPI接口，完成對(duì)整個(gè)網(wǎng)關(guān)電路的控制；軟件部分采用標(biāo)準(zhǔn)Zigbee協(xié)議棧完成無(wú)線通訊模塊的網(wǎng)絡(luò)鏈接，并采用自適應(yīng)路由選擇協(xié)議完成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的線性組網(wǎng)，并在此協(xié)議上完成多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的傳輸及轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)的核心控制CPU采用Cygnal公司的C8051F340，工作電壓為+3. 3V，是一款完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU芯片.采用高速、流水線結(jié)構(gòu)的與8051兼容的CIP. 51內(nèi)核(可達(dá)25MIPS);具有64K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器，4352 (4096+256)字節(jié)的片內(nèi)RAM ;并提供硬件實(shí)現(xiàn)的USB控制器、SPI、SMBus/IIC和兩個(gè)UART串行接口 ；片內(nèi)JTAG調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非侵入式(不占用片內(nèi)資源)、全速、在系統(tǒng)調(diào)試，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了方便J.無(wú)線網(wǎng)關(guān)由微處理器C8051F340進(jìn)行整體控制，通過(guò)USB、串行接口電路完成數(shù)據(jù)的讀入和采集，并控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路完成采集、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的保存，同時(shí)根據(jù)命令需求控制Zigbee無(wú)線通信模塊完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)自行設(shè)計(jì)的無(wú)線網(wǎng)關(guān)通信協(xié)議完整無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的線性組合。
權(quán)利要求
1.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法，其主要特征為使用了Logistic混沌映射來(lái)產(chǎn)生密鑰，再通過(guò)異或運(yùn)算來(lái)混沌擾亂傳感器傳向網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)傳向傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法，其特征為由三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn) 第一步安全網(wǎng)關(guān)模型；由于WSN中數(shù)據(jù)信息在進(jìn)入網(wǎng)關(guān)前全部采用混沌密碼系統(tǒng)進(jìn)行了加密擾亂，用戶(hù)無(wú)法得到正確的數(shù)據(jù)信息； 第二步信息的加密與置亂算法；為了提高數(shù)據(jù)的安全性，利用混沌信號(hào)作為密鑰流對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行置亂，采用Logistic映射法生成混沌序列，再將混沌序列與數(shù)據(jù)的二進(jìn)制 序列進(jìn)行模2加運(yùn)算，得到經(jīng)加密處理的二進(jìn)制密文； 第三步信息的解密算法，上述算法給出了基于混沌序列的一種安全網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)新方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的多線程通信方法，使用了Logistic混沌映射來(lái)產(chǎn)生密鑰，再通過(guò)異或運(yùn)算來(lái)混沌擾亂傳感器傳向網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)傳向傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)具有感知能力、計(jì)算能力、實(shí)時(shí)通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的嵌入式無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)、中繼等功能，完成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程線性傳遞的無(wú)線網(wǎng)關(guān)裝置。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102790966SQ201110129559
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者朱彥 申請(qǐng)人:北京思龍騰越信息科技有限公司