無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理和廣播認(rèn)證協(xié)議的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks，簡(jiǎn)稱WSNs)是將計(jì)算、通信、傳感器3項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。近年來(lái)，隨著無(wú)線通信技術(shù)和電子器件技術(shù)的快速發(fā)展，使低成本、低功耗、多功能的無(wú)線傳感器的開發(fā)和廣泛應(yīng)用成為可能。這同時(shí)也促動(dòng)了由成百上千微型傳感器節(jié)點(diǎn)自組織構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、智能建筑和其他商業(yè)領(lǐng)域。
　　 然而，任何大型網(wǎng)絡(luò)要真正得到大規(guī)模的應(yīng)用，安全問(wèn)題至關(guān)重要。因此

2、，如何保證無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信安全和信息安全成為一個(gè)熱點(diǎn)研究話題。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)除了具有AdHoc網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性、斷接性、能源受限等共同特性之外，還具有一些明顯的特征：1．網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更為龐大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目更多、密度更大，屬于大型動(dòng)態(tài)自組網(wǎng)絡(luò)；2．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化快，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容易失效；3．網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由電池供電，計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和通信能力非常有限。這些特點(diǎn)使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在安全性能上面臨更大的挑戰(zhàn)，而大多數(shù)現(xiàn)有的安全協(xié)議和保護(hù)機(jī)制都無(wú)法直接應(yīng)用于

3、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
　　 論文主要從密鑰管理和廣播認(rèn)證兩個(gè)方面對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)進(jìn)行了研究。對(duì)現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主流密鑰管理方案依照所依托的密碼基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行后密鑰是否更新和密鑰的鏈接性程度進(jìn)行了分類，并分別介紹了這四類方案中的一些經(jīng)典密鑰管理方案，同時(shí)對(duì)這些方案進(jìn)行了分析比較。在此基礎(chǔ)上，基于特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——密鑰聯(lián)系表以及基于邏輯網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了兩種新型的密鑰管理方案，分析了其安全特征，并參照密

4、鑰管理的性能需求與邏輯密鑰樹型方案、SPINs方案等進(jìn)行了仿真驗(yàn)證比較。
　　 另一方面，論文對(duì)現(xiàn)有的廣播認(rèn)證方案進(jìn)行了歸納，重點(diǎn)討論應(yīng)用較為廣泛的uTESLA和多級(jí)uTESLA廣播認(rèn)證協(xié)議及其相關(guān)改進(jìn)方法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于父親樹的層簇式結(jié)構(gòu)的廣播認(rèn)證協(xié)議HW—uTESLA，在廣播認(rèn)證范圍、丟包時(shí)延、Hash密鑰鏈的再生構(gòu)造等方面做出了有益改進(jìn)。
　　 最后，論文基于面向Agent的WSNs中間件軟件技術(shù)，利用所