基于网络蜜罐的无线传感网络安全存储加密方法

鲁文博

（沈阳工学院，辽宁 沈阳 113122）

无线传感网络在生活中的应用范围极广，几乎涵盖了各行各业[1]。无线传感网络可以时刻为用户提供需要的服务，满足客户的各种需求。正是因为如此，无线传感网络在实际应用中，需要存储的数据越来越多。虽然海量的数据能够让服务更加完善，让用户通过各种方式访问到自己需要的内容，但与此同时，也带来了很多麻烦。由于数据量庞大，在存储的过程中很容易出现数据丢失的情况，严重时还会出现数据信息被篡改，给数据信息安全埋下隐患[2]。为了保证数据存储的安全性，不少学者提出了相关的数据加密方法，但在实际应用中，却都存在一定的弊端，比如加密与解密时间过长，会增加大量的无效数据，占有存储空间，或者使用的加密方法不够先进，导致数据加密的安全性过低等[3]。因此，在上述背景下，本文基于网络蜜罐技术，提出了无线传感网络安全存储加密方法，利用数据存储加密技术，保证存储数据的安全。

1 无线传感网络安全存储加密方法设计

1.1 数据采集的分布式安全存储

在对无线传感网络中的数据进行采集时，要将采集到的数据信息存储到虚拟资源空间中，并借助无线传感网络环境，提升网络数据信息的实时存储和备份能力，以免出现意外情况导致数据信息丢失。在进行存储的过程中，为了提高存储效率，减少在传输过程中数据信息对网络资源的占用空间，选用分布式存储，其能够提高数据存储的安全性[4]。在进行存储的过程中，先将需要存储的数据文件分割成若干个等份，再利用最大距离分割码算法，将若干等份的数据进行编码，然后存储到不同的存储区域当中，之后再对编码过的数据进行解码，将原本的文件完整地展现出来。在上述存储过程中，需要注意的是，无线传感网络能够将不同的存储区域联系起来，并将其汇聚到同一个数据节点上，从而减少数据在加密和解密过程中的数据运算量，满足无线传感网络中对于数据加密的需求。这里采用的加密算法并不是直接对需要存储的数据进行加密，而是对数据的编码矢量进行加密。这种加密技术能够很好地保证数据在传输过程中的安全性。同时，数据的分布式存储方法能够有效减少需要加密数据的数量，减少数据在加密过程中的运算量。随着传输的数据量不断增大，数据的分布式存储方法能够在数据传输和加密方面带来的好处也就越多。至此，数据采集的分布式安全存储完成。

1.2 安全存储数据的特征分类

在完成对数据的分布式安全存储后，就要对存储起来的数据进行特征分类。在进行特征分类之前，要先对存储的数据特征进行提取，保证将存储数据中相似类型的数据进行统一加密[5]。本文设计的方法在对存储数据进行特征提取时，会根据存储数据自身的特征，提取出存储数据的特征向量，并以该特征向量的特征项作为搜索项，进行相似性搜索，保证不同存储数据之间的相似性能够被找到，并且通过一定的算法将这些相似性利用起来[6]。同时，在提取过程中，不同类型的存储数据的提取过程有些许不同，比如在提取图像特征信息时，就要先将网络中的图像信息输入进来，对图像中的基本元素进行了解，之后再进行识别和分析，并利用数据处理的方法，对需要提取的图像数据进行二次处理，从而得到图像数据的特征向量。随后再根据图像的特征向量，在尺度空间中搜索图像的像素相似点，并进行相似像素点的匹配，从而完成对存储数据特征的提取。在上述基础上，对提取出来的数据特征进行分类，并对需要进行传输的数据类型进行预测。

1.3 基于网络蜜罐构建数据加密模型

在上文中，完成了对存储数据的特征分类，为了更好地达到数据安全存储加密的效果，本文在对存储数据进行存储的过程中，摒弃以往的数据存储加密方式，构建了一个成本低、传输速度极高的数据加密模型，能够提高存储数据在数据传输过程中的流通速度[7]。采用该模型是为了保证数据传输的安全性，也是为了降低数据传输的成本。在该模型中，只有数据信息的接受者，才能接收和识别传输过来的数据信息。同时还要对传输的信息进行局部加密。如果在传输过程中，数据信息被他人入侵或者窃取，虽然对方能够获得数据信息，却无法将其解读。具体的数据加密模型如图1所示。

图1 数据加密模型

如图1所示，在上述的加密模型中，数据源会将数据信息传输到加密器当中，利用加密器对其进行加密，之后获得相对应的密文，再将其传输给解密器进行解密，利用通信信道传输给接收者，从而完成数据信息存储加密的过程。本文在构建模型的过程中，利用了网络蜜罐的技术，将需要加密的数据信息按照一定的长度进行分组，由此创建出来的密钥是由随机函数生成的随机密码，能够在最大程度上保证了数据传输的安全性。其模型构建的具体过程如式（1）所示：

式中，δi表示构建数据加密模型的系数；cij表示存储数据的属性参数；表示构建模型中的网络通信数据量。通过式（1）构建数据加密模型，并通过数值的大小来判断数据加密的效果，数值越大，数据加密的效果越好。并以上述作为基础，划分数据信息的加密等级，提高加密的效果。至此，基于蜜罐技术构建数据加密模型完成。

1.4 实现数据安全存储加密

基于上述构建的数据加密模型，在加密状态下，对数据信息的特征量进行提取，并对其进行纠正处理，得到存储数据加密编码的反函数，对随机提取的存储数据进行随意处理，并在源编码的窗口对数据特征进行编码。根据编码后的数据特征，对随机存储数据进行模糊聚类的编码设计，形成随机的数据编码矩阵，实现对数据信息的存储加密[8]。至此，基于网络蜜罐的无线传感网络安全存储加密方法设计完成。

2 实验测试

2.1 实验准备

为了验证本文设计的基于网络蜜罐的无线传感网络安全存储加密方法在实际应用中的可行性，本文进行了实验测试。在进行实验时，具体的实验参数如表1所示。

表1 实验测试的参数设置

在上述实验环境下，对本文设计的基于网络蜜罐无线传感网络安全存储加密方法进行测试，验证该方法的加密效果。其具体的加密过程如图2所示。

图2 基于网络蜜罐的网络安全存储加密方法加密过程

如图2所示，基于网络蜜罐的网络安全存储加密方法能够将需要传输的数据信息转变成不可解读的数据，提高了数据传输的安全性，具有很好的加密效果。为了保证本次实验的可靠性，本文采用了对比实验。其中，本文设计的基于网络蜜罐的无线传感网络安全存储加密方法为方法1，基于交互局部性的无线传感网络安全存储加密方法为方法2，基于混沌序列的无线传感网络安全存储加密方法为方法3。

2.2 实验结果与讨论

为了验证三种存储加密方法的加密效果，本次实验以密文相关性作为评价指标，其具体计算过程如下所示：

在上述公式中，H（m）表示密文相关性采用信息熵，其中信息熵表示密文的有效信息量占比，mi表示需要进行加密的随机数据，P（mi）表示该加密后的数据密文与其他数据密文之间的相似度。通过上述公式计算出三种存储加密方法的密文相关性采用信息熵的数值，数值小于8.0，且越接近8.0，则说明该存储加密方法数据信息泄露的可能性越小，安全性越高。本次实验以某存储数据集为例，从中抽取5个数据样本，利用三种存储加密方法对5个数据样本进行加密。三种加密方法密文相关性采用信息熵的计算结果如表2所示。

表2 三种存储加密方法的密文相关性采用信息熵的计算结果

如表2所示，方法1的密文相关性采用信息熵的计算结果平均值为7.9940，低于8.0，输出的密文相关性较低；方法2的密文相关性采用信息熵的计算结果平均值为6.8842，虽然低于8.0，但与方法1相比，输出的密文相关性较高；方法3的密文相关性采用信息熵的计算结果平均值为9.3245，高于8.0，输出的密文相关性很高。由此可见，方法1输出的密文相关性较低。因此，本文设计的基于网络蜜罐的无线传感网络安全存储加密方法输出的密文相关性更低，在实际应用中，密文泄露的可能性更低，具有更好的加密效果。

3 结束语

本文设计的基于网络蜜罐的无线传感网络安全存储加密方法采用了分布式数据存储的方式，能够更加安全地完成数据的存储，也增大了数据的存储空间。同时利用网络蜜罐技术，构建了数据加密模型，提高了数据加密的安全性，减小了数据泄露的可能。此外，本文设计的加密方法中还存在加密时间过长的问题，在之后的研究中将会不断完善。■