隱含身份認(rèn)證的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰協(xié)商方案研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，其安全問題也成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)。特別是在一些軍事、國防、公共安全等涉及敏感信息的領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸必須得到嚴(yán)格的保證。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同樣需要一系列的措施去保證信息的安全性。密鑰協(xié)商作為網(wǎng)絡(luò)安全中的核心和基礎(chǔ)安全保障措施，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全起著不容忽視的作用。而將身份認(rèn)證應(yīng)用到密鑰協(xié)商過程中，構(gòu)成了隱含身份認(rèn)證的密鑰協(xié)商方案，進(jìn)一步增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的控制安全。
　　 本文首

2、先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)，包括體系結(jié)構(gòu)、安全需求及其安全研究現(xiàn)狀，接著介紹了本文所應(yīng)用到的主要加密算法，包括AES(Advanced EncryptionStandard)對(duì)稱加密算法、橢圓曲線密碼體制以及雙線性對(duì)密碼體制。然后對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺(tái)TinyOS、開發(fā)語言NesC、橢圓曲線密碼體制代碼包TinyECC以及Tate雙線性對(duì)代碼包TinyTate做了詳細(xì)的介紹。本文的主要工作分為如下幾個(gè)方面：
　　 (1)

3、為了滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在存儲(chǔ)和計(jì)算量方面的限制要求，本文中的數(shù)據(jù)加解密算法采用AES對(duì)稱加密體制。它與非對(duì)稱加密體制相比，在計(jì)算量、加密速度、加密效率等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，更適用于資源有限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文在TinyOS平臺(tái)上使用NesC開發(fā)語言實(shí)現(xiàn)了128位AES加密算法，并作為該平臺(tái)的一個(gè)代碼包TinyAES。
　　 (2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊的網(wǎng)絡(luò)形式，在資源、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，人為干預(yù)程度等方面與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有很大的不同。本

4、文對(duì)現(xiàn)有的身份認(rèn)證和密鑰協(xié)商技術(shù)做了簡(jiǎn)要的論述，然后針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證和密鑰協(xié)商方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　 (3)雙線性對(duì)密碼體制是構(gòu)建基于身份的密碼體制、短簽名和無證書密碼體制的重要工具。本文在本課題前期研究提出的一個(gè)基于雙線性對(duì)Tate的身份認(rèn)證方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)多方密鑰協(xié)商和管理方案，給出了節(jié)點(diǎn)加入和退出時(shí)的密鑰更新策略。最后，我們對(duì)該方案的安全性進(jìn)行了分析。
　　 (4)針對(duì)

5、分簇式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，提出了一個(gè)密鑰協(xié)商和管理方案。此密鑰協(xié)商方案包括簇頭節(jié)點(diǎn)間的密鑰協(xié)商和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的密鑰協(xié)商兩部分。前者應(yīng)用橢圓曲線密碼體制設(shè)計(jì)，它將認(rèn)證融合到協(xié)商的過程中，減少了通信的開銷。后者使用密鑰邏輯樹思想，有效的減少了密鑰的存儲(chǔ)量，并將一個(gè)基于改進(jìn)橢圓曲線數(shù)字簽名算法ECDSA(EllipticCurve Digital Signature Algorithml設(shè)計(jì)的身份認(rèn)證方案應(yīng)用于此密鑰協(xié)商過程中，增強(qiáng)了密鑰管理的安全