无线传感器网络课程设计报告

无线传感器网络

课程设计报告

（2018-2019学年第一学期）

题目安全的无线传感器网络数据传输系统的设计指导老师

班级

目录1需求分析

2传感器网络概述

2.1传感器网络体系结构

2.2传感器网络协议栈

3数据传输方式

4设计

4.1主要数据结构

4.2 课程设计的条件

5测试

6使用说明

6.1应用程序功能的详细说明

6.2应用程序运行环境要求

6.3输入数据类型、格式和内容限制

6.4各模块程序段说明

7总结提高

7.1课程设计总结

7.2课程设计评价

1 需求分析

1.1 功能与技术需求

随着信息时代的逐渐来临,物联网的建设也越来越完善,为信息的存储和传输提供了完善的路径,而无线传感网是物联网的重要组成部分,它的建设成为物联网建设的关键。无线传感器网络是由大量微型传感器节点以自组织和多跳的方式构成的网络。它具有资源非常受限、无线通信链路质量不稳定和网络拓扑动态变化等诸多显著特点,与现有的互联网和其它无线网络存在较大差别,向可靠数据传输提出新的挑战和要求。在数据传输可靠性保障方面，采用了加密算法保证在传输过程中的安全性。

2 传感器网络概述

2.1传感器网络体系结构

典型的传感器网络结构包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。随即部署在监测区域内的大量传感器节点通过自组织方式构成网络。传感器节点的监测数据沿着其他节点逐跳传输，监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后被路由到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达管理节点和用户。管理节点对传感器网络进行配置和管理。传感器网络体系结构如图所示

2.2传感器网络协议栈

与互联网协议栈(TCP/IP)的五层相对应，传感器网络协议栈包括:物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。另外协议栈还包括时间同步、节点定位、网络管理、QoS保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等。物理层提供信号调制、无线收发和相应的密码服务:数据链路层负责信道接入、拓扑生成、差错控制、介质访何控制、数据成帧以及数据帧监测等;网络层主要负责路由生成，路由选择和拓扑管理等;传输层负责数据流的传输控制，网络的协同工作等:时间同步、节点定位、网络管理、QoS 保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等通常跨越多个网络协议栈层次

3 数据传输方式

传感器网络是以数据为中心的网络，其网络连接传输分为三个层次:传感器网络层、传感器网络汇聚互联层以及管理和用户层.。

传感器网络层由传感器节点组成,主要功能为监测区域的信息采集。

传感器网络汇聚互联层由汇聚节点、基站、卫星以及部分充当基站的移动节点组成，主要功能:向传感器网络发布网络配置信息和环境监测请求;监测数据的收集、融合和处理;传感器网络和外部网络的互联。

管理和用户层指传感器网络之外的网络，如Intermet,该层次上

的节点被分为两类，一是任务管理节点，主要功能为对传感器网络进行配置和管理;二是用户节点，使用传感器网络提供的服务，用户既可以通过管理节点、基站或者汇聚节点和传感器网络通信,也可以直接和传感器网络通信。

4 设计

4.1主要数据结构

基本变量

字符串

数组

4.2 课程设计的条件

1）关键词无线传感器网络,可靠传输，可靠性,安全性。

2）开发环境与运行需求

a、学习掌握无线传感器网络基本知识和工作原理。

b、学习C语言，基于VC6.0平台，编写完成加密算法的设计。

c、学习VC6.0，基本的算法。

5 测试（算法的实现）

6 使用说明

6.1应用程序功能的详细说明

通过加密算法能够安全的保护数据的传输过程

使用较为简单的算法能节约传输时间可以少占用硬件资源；

6.2应用程序运行环境要求

此加密算法的源程序在VC6.0环境下进行

6.3输入数据类型、格式和内容限制

可以使如字符串类型的一些数据；

6.4各模块程序段说明

定义一个控制输出的变量result；

循环执行加密解密过程；

提示输入需要加密的字符串Gryptograph；

计算出输入的字符串的长度；

利用变量i对字符串数组中的每一项ascii码数值加上5实现加密；

输出加密后的字符串；

首次输入后提示输入命令符继续操作；

如果输入2进行解密操作；

利用变量i对字符串数组每一项的ascii码值加5实现解密；

输出解密后的字符串；

如果输入3退出加密解密；

7 总结提高

7.1开发中遇到的问题和解决方法

a无线传感器网络系统数据传输的过程（解决办法：学习掌握无线传感器网络的基本知识，通过网络了解和认知其数据传输的方法和方式）

b无线传感器网络系统拓扑图的构建（解决办法：通过书籍和网络了解拓扑图的构建以及具体实现方法）

c加密算法的运用（解决办法：熟悉可以完成仿真的软件，使用一种能够完成加密算法仿真的软件如VC6.0）

b程序运行过程中出现错误（解决办法：找出程序错误的地方并修改程序）d对于加密算法在数据传输过程中的应用的理解

7.2对自己完成课设完成情况的评价

安全的无线传感器网络数据传输系统的设计基于无线传感器网络以及可实现加密和解密的加密算法，加密算法保证数据传输过程中的安全性。实验过程中小组成员分工进行，分为实验报告的完成、无线传感器网络的构建以及加密算法的实现。实验过程中遇到很多的问题，大家一起想办法解决问题，增强了小组成员的动手能力以及团结性，通过本次实验我们的动手实验能力加强了以及对于无线传感器网络都有着更加深入的了解，同时也加强了对于算法程序还有数据结构的认知，为以后更好的学习无线传感器网络和算法程序打下了基础。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程(“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义(我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础，通