具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种无线传感器的数据验证方法，包括如下步骤：

S1，评估无线传感器数据验证计算的计算需求量；

无线传感器将自身感应、处理、模数转换、编码后的传感数据封装为预定格式的数据单元，例如采用数据帧的结构封装数据单元。并且，无线传感器确定数据单元中需要执行验证计算的数据单元部分，例如数据帧的有效载荷部分，或者数据帧中标识作为数据源的无线传感器ID的标识部分。

无线传感器根据需要进行验证计算的数据单元部分，评估执行验证计算的计算需求量；其中，表示计算需求量，表示进行验证计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于线程需求数、能耗需求数，m代表传感器序号；为进行验证计算预计的计算数据量，根据需要进行验证计算的数据单元部分的总数及每个部分的单位数据量确定。

可见，步骤S1依据进行验证计算所需的计算资源需求数和计算数据量，对计算需求量进行总体的表征和估计，为后续展开分布式验证计算并实现整体效能提供基础。

S2，分别计算无线传感器以及局域网关的验证计算开销，并设置分布式验证计算的优化条件；

具体的，所述无线传感器通过其自身内置的专用芯片，执行对数据单元部分的验证计算，验证计算基于数据单元部分生成信息验证码，例如通过哈希计算生成数据单元部分的哈希验证码，然后加入到数据单元。

现有的无线传感器普遍采用双层或者多层架构，即布设一定数量的局域网关。无线传感器与局域网关之间建立直接通信链路，从而无线传感器将自身的数据单元发送给局域网关。局域网关对本局域内的全部无线传感器提供的数据单元进行汇聚，然后进一步传输给数据接收方和应用方。多层架构则是可以在局域网关的基础上设立更高层的网关节点。局域网关在硬件配置、计算能力、能源供应方面均优于无线传感器。

本发明计算无线传感器的验证计算开销为：

其中，，

其中表示传感器序号为m的无线传感器的验证计算开销；表示时间开销权重，是时间开销，表示序号为m的无线传感器在单位时间窗口内计算数据量，表示计算资源开销权重，表示计算资源开销，表示该无线传感器每单位计算资源的计算资源开销系数，表示该无线传感器每单位数据量的计算资源开销系数。

对于传感器序号为m的无线传感器，由局域网关分担其验证计算的验证计算开销为：

其中，；

其中，表示局域网关分担序号为m的传感器的验证计算所带来的开销，是传感器将未验证的数据单元上传给局域网关的时间开销，表示局域网关对序号为m的传感器的数据单元部分的执行验证计算时间开销，其中表示局域网关在单位时间窗口内计算数据量，表示风险开销，即从传感器序号为m的无线传感器与局域网关之间的数据单元无线传输所带来的数据风险的量化评估值，从无线传感器到局域网关之间的数据单元无线传输同样面临着数据异常、篡改、丢失乃至伪造的数据风险，但是由于是局域环境的近程传输，其风险显著较小，而且考虑到无线传感器持续输出数据，少量数据单元的风险整体影响可控，因此利用量化评估值表征数据风险方面的开销，该量化评估值与序号为m的无线传感器和局域网关之间的网络环境相关，例如无线信道状况、无线传输所用的物联网协议的安全性等。对于单个无线传感器，确定局域网关分担其数据单元部分的验证计算所带来的开销时，先不需要考虑局域网关的资源开销。

进而，在步骤S2，设置分布式验证计算的优化条件为：当无线传感器的验证计算开销小于等于局域网关的验证计算开销，则通过无线传感器进行自身数据单元部分的验证计算；当无线传感器的验证计算开销大于局域网关的验证计算开销，则由无线传感器将数据单元传输给局域网关，由局域网关执行对数据单元部分的验证计算。

S3，以所述优化条件为前提，计算所述局域网关对该局域所属的全部无线传感器执行验证计算的总体开销；在确定该总体开销时，需要考虑局域网关总体的时间开销、资源开销和风险开销，即：

其中，，表示局域网关每单位计算资源的计算资源开销系数，表示局域网关每单位数据量的计算资源开销系数；表示局域网关分担序号为m的无线传感器验证计算的几率系数，即根据当前的优化条件，局域网关分担序号为m的无线传感器验证计算的发生几率的正相关系数。

S4，确定局域网关的总体开销之后，局域网关判断当前总体开销是否在预设的总体开销阈值以下；如果总体开销大于等于总体开销阈值，则局域网关采取以下措施的任意一种或者多种来抑制本网关的总体开销：增加无线传感器到局域网关的延迟时间；减少针对每个无线传感器分配的计算资源，从而能够调节传感器序号为m的无线传感器由局域网关分担其验证计算的验证计算开销，进而改变无线传感器自身执行验证计算和由局域网关分担其验证计算的分配关系。

进而，基于上述方法，如图2所示，本发明提供了如下的无线传感器的数据验证装置：该装置包括传感器数据验证芯片单元、计算需求量评估单元、验证计算分配单元；

所述传感器验证芯片单元采用集成在无线传感器内的加解密计算专用芯片，对于所述无线传感器感应、处理、模数转换、编码后的传感数据封装的预定格式的数据单元，确定数据单元中需要执行验证计算的数据单元部分，对所述数据单元部分进行验证计算获得信息验证码，并且将信息验证码加入所述数据单元；

计算需求量评估单元，用于根据需要进行验证计算的数据单元部分，评估执行验证计算的计算需求量；其中，表示计算需求量，表示进行验证计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于线程需求数、能耗需求数，m代表传感器序号；为进行验证计算预计的计算数据量，根据需要进行验证计算的数据单元部分的总数及每个部分的单位数据量确定；

验证计算分配单元，用于分别计算无线传感器以及局域网关的验证计算开销，并设置分布式验证计算的优化条件；其中，验证计算分配单元计算无线传感器的验证计算开销为：；其中，，

；其中表示传感器序号为m的无线传感器的验证计算开销；表示时间开销权重，是时间开销，表示序号为m的无线传感器在单位时间窗口内计算数据量，表示计算资源开销权重，表示计算资源开销，表示该无线传感器每单位计算资源的计算资源开销系数，表示该无线传感器每单位数据量的计算资源开销系数；对于传感器序号为m的无线传感器，验证计算分配单元计算由局域网关分担其验证计算的验证计算开销为：；其中，；其中，表示局域网关分担序号为m的传感器的验证计算所带来的开销，是传感器将未验证的数据单元上传给局域网关的时间开销，表示局域网关对序号为m的传感器的数据单元部分的执行验证计算时间开销，其中表示局域网关在单位时间窗口内计算数据量，表示风险开销；验证计算分配单元设置分布式验证计算的优化条件为：当无线传感器的验证计算开销小于等于局域网关的验证计算开销，则通过无线传感器自身的传感器验证芯片单元进行数据单元部分的验证计算；当无线传感器的验证计算开销大于局域网关的验证计算开销，则由无线传感器将数据单元传输给局域网关，由局域网关执行对数据单元部分的验证计算。

如图3所示，本发明提供了一种无线传感器的数据验证系统，包括无线传感器以及局域网关；无线传感器与局域网关之间建立直接通信链路，从而无线传感器将自身的数据单元发送给局域网关；局域网关对本局域内的全部无线传感器提供的数据单元进行汇聚，然后进一步传输给数据接收方和应用方；所述无线传感器和局域网关对无线传感器数据单元中需要执行验证计算的数据单元部分进行验证计算，获得信息验证码，并且将信息验证码加入所述数据单元；

所述无线传感器具有数据验证装置，该装置数据验证包括：传感器数据验证芯片单元、计算需求量评估单元、验证计算分配单元；所述传感器验证芯片单元采用集成在无线传感器内的加解密计算专用芯片，对于所述无线传感器感应、处理、模数转换、编码后的传感数据封装的预定格式的数据单元，确定数据单元中需要执行验证计算的数据单元部分，对所述数据单元部分进行验证计算获得信息验证码，并且将信息验证码加入所述数据单元；计算需求量评估单元，用于根据需要进行验证计算的数据单元部分，评估执行验证计算的计算需求量；其中，表示计算需求量，表示进行验证计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于线程需求数、能耗需求数，m代表传感器序号；为进行验证计算预计的计算数据量，根据需要进行验证计算的数据单元部分的总数及每个部分的单位数据量确定；验证计算分配单元，用于分别计算无线传感器以及局域网关的验证计算开销，并设置分布式验证计算的优化条件；其中，验证计算分配单元计算无线传感器的验证计算开销为：；其中，，；其中表示传感器序号为m的无线传感器的验证计算开销；表示时间开销权重，是时间开销，表示序号为m的无线传感器在单位时间窗口内计算数据量，表示计算资源开销权重，表示计算资源开销，表示该无线传感器每单位计算资源的计算资源开销系数，表示该无线传感器每单位数据量的计算资源开销系数；对于传感器序号为m的无线传感器，验证计算分配单元计算由局域网关分担其验证计算的验证计算开销为：；其中，；其中，表示局域网关分担序号为m的传感器的验证计算所带来的开销，是传感器将未验证的数据单元上传给局域网关的时间开销，表示局域网关对序号为m的传感器的数据单元部分的执行验证计算时间开销，其中表示局域网关在单位时间窗口内计算数据量，表示风险开销；验证计算分配单元设置分布式验证计算的优化条件为：当无线传感器的验证计算开销小于等于局域网关的验证计算开销，则通过无线传感器自身的传感器验证芯片单元进行数据单元部分的验证计算；当无线传感器的验证计算开销大于局域网关的验证计算开销，则由无线传感器将数据单元传输给局域网关，由局域网关执行对数据单元部分的验证计算；

所述局域网关以所述优化条件为前提，计算所述局域网关对该局域所属的全部无线传感器执行验证计算的总体开销；在确定该总体开销时，需要考虑局域网关总体的时间开销、资源开销和风险开销，即：

其中，，表示局域网关每单位计算资源的计算资源开销系数，表示局域网关每单位数据量的计算资源开销系数；表示局域网关分担序号为m的无线传感器验证计算的几率系数，即根据当前的优化条件，局域网关分担序号为m的无线传感器验证计算的发生几率的正相关系数；并且，所述局域网关确定局域网关的总体开销之后，局域网关判断当前总体开销是否在预设的总体开销阈值以下；如果总体开销大于等于总体开销阈值，则局域网关采取以下措施的任意一种或者多种来抑制本网关的总体开销：增加无线传感器到局域网关的延迟时间；减少针对每个无线传感器分配的计算资源，从而能够调节传感器序号为m的无线传感器由局域网关分担其验证计算的验证计算开销，进而改变无线传感器自身执行验证计算和由局域网关分担其验证计算的分配关系。

本发明具有以下有益效果：

本发明能够较好地适应无线传感器自身在执行对数据单元部分的验证计算时所面临的硬件配置、计算能力、能耗等方面的制约，可以根据优化时间和资源开销的规则实现验证计算在无线传感器自身及其局域网关之间的动态平衡分配，支持了分布式的数据验证计算架构，对于验证计算在数据处理量、能耗等方面实现整体的效能优化，实现验证计算的开销与成本负荷的均衡。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。