基于簇結(jié)構(gòu)的WSN混合密鑰管理方案的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的體積小、價(jià)格低廉、電源能量極其有限、存儲(chǔ)能力和數(shù)據(jù)處理能力比較弱、具有無線通信和監(jiān)測(cè)能力的微型節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式形成的網(wǎng)絡(luò)。這些節(jié)點(diǎn)被有計(jì)劃地稠密部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域，以達(dá)到監(jiān)測(cè)現(xiàn)實(shí)物理世界的目的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息技術(shù)中的一個(gè)新的研究方向，廣泛應(yīng)用于國防軍事、城市管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、危險(xiǎn)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程控制等方面。
　　 由于傳感器節(jié)點(diǎn)大多被部署在敵方或者野外等地方，很容易就被敵方捕獲，又沒有認(rèn)證中心，因此，無線傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題就顯得尤為突出。事實(shí)上，缺乏有效的安全機(jī)制已經(jīng)成為傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要障礙。盡管傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)用到了許多成熟的安全方案，但是由于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的限制，使得這些方案不能直接應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，所以就需要設(shè)計(jì)出能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全方案。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題中密鑰管理是其中最重要、最基礎(chǔ)的部分，也是首要解決的問題，是保證節(jié)點(diǎn)之間安全傳輸數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。
　　 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，將傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組管理在實(shí)際的

3、傳感器網(wǎng)絡(luò)中是一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的方案。目前提出的基于節(jié)點(diǎn)部署信息的密鑰管理方案大都是把節(jié)點(diǎn)分組進(jìn)行管理，但是有些不能抵擋克隆攻擊和Sybil攻擊，有些方案的網(wǎng)絡(luò)連通性和可擴(kuò)展性不強(qiáng)，存儲(chǔ)和通信開銷比較大，不能夠很好的應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
　　 本文所做工作如下：
　　 對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，傳感器節(jié)點(diǎn)的組成做了簡(jiǎn)單的描述。
　　 討論了傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常遇到的安全威脅以及防御方法，列舉了現(xiàn)有的一些典型的密鑰管理方案

4、，并對(duì)它們分別做了詳細(xì)的分析與評(píng)價(jià)。
　　 在本文的密鑰管理方案中，根據(jù)分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)合對(duì)稱密碼系統(tǒng)中密鑰產(chǎn)生的快捷性和非對(duì)稱密碼系統(tǒng)中密鑰的安全性，考慮使用兩者混合的密鑰管理策略。在密鑰建立階段采用基于橢圓曲線的非對(duì)稱密碼系統(tǒng)，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生互異的通信密鑰，以達(dá)到降低計(jì)算成本、提高網(wǎng)絡(luò)安全連通性的目的，同時(shí)也防止了信息的篡改和節(jié)點(diǎn)偽造攻擊。在簇內(nèi)成員與簇頭之間采用對(duì)稱加密，以減少能量消耗。另外，本文提出的簇頭