基于物理特性的無線體域網(wǎng)身份認證方案研究.pdf

1、隨著智慧城市的提出以及物聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術的飛速發(fā)展，無線體域網(wǎng)的發(fā)展成為了大勢所趨。然而，無線體域網(wǎng)是以人體為中心的無線傳感器網(wǎng)絡，具有資源嚴格受限的特點。當無線體域網(wǎng)應用在遠程醫(yī)療上時，醫(yī)療傳感器常需要植入人體內(nèi)，因此醫(yī)療傳感器不易或不能更換電池;又因普通傳感器的計算能力有限，因此傳統(tǒng)的安全方案諸如基于密碼學的安全方案和基于多輪信息交互的身份認證方案并不適用于醫(yī)療傳感器。針對無線體域網(wǎng)資源嚴格受限的特點，本文的研究工作以消耗更少的開

2、銷完成無線體域網(wǎng)的身份認證為目標，結合無線通信信道特性和物理不可克隆函數(shù)，對無線體域網(wǎng)身份認證方案進行深入研究。本文主要的工作和創(chuàng)新點如下:
　　1、提出一種基于無線信道特性的無線體域網(wǎng)身份認證方案。由于不同的傳感器收集的數(shù)據(jù)敏感度不同，因而傳感器的保護機制也存在差異。攻擊者可利用這個差異遠程控制保護較弱的傳感器，假冒其他傳感器發(fā)送惡意信息。針對這類攻擊，該方案通過對無線信道特征的分析，建立相應的特征模型，并提出安全機制來檢測網(wǎng)絡

3、中的惡意攻擊。該方案首先考慮醫(yī)療傳感器分布在身體不同側的情況，利用無線信道特性，初步進行身份認證;接著考慮到傳感器分布在身體同一側的情況，引入質(zhì)詢-響應機制完成最終的身份認證。實驗結果表明，該方案有效檢測網(wǎng)絡中的假冒攻擊，實現(xiàn)傳感器的身份認證，降低身份認證的能耗，從而提高了無線體域網(wǎng)的性能。
　　2、提出一種基于物理不可克隆函數(shù)的無線體域網(wǎng)身份認證方案。物理不可克隆函數(shù)是指硬件在制造過程中出現(xiàn)隨機差異，即使使用相同的設計邏輯，每個

4、硬件都是獨一無二的。通過引入物理不可克隆函數(shù)，建立“傳感器-控制單元(CU)”的網(wǎng)絡模型，提出一種節(jié)能、實時的傳感器身份認證協(xié)議，實現(xiàn)傳感器和控制單元(CU)間的身份認證方案。本文通過分析比較基于公鑰密碼體制的身份認證和基于物理不可克隆函數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設備認證協(xié)議的能耗情況，研究了所提認證協(xié)議的能耗情況。仿真結果表明，在滿足網(wǎng)絡安全性的情況下，該方案可以減少認證所需的能耗，延長傳感器電池使用壽命。
　　3、提出一種基于物理不可克隆函數(shù)