無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理與聚類研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Networks)是由大量小型、低功耗、能力較弱的傳感器節(jié)點(diǎn)采用無線通信方式自發(fā)組成的多跳網(wǎng)絡(luò)。由于其網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛的用于軍事應(yīng)用、醫(yī)療和智能家居等各個(gè)領(lǐng)域。無線傳感器部署的環(huán)境通常無法控制，而很多應(yīng)用中安全問題是一個(gè)重要的課題。例如，在軍事應(yīng)用中，部署的無線傳感器很有可能被敵方捕獲，此時(shí)就需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有抗攻擊能力，防止敏感信息泄露以及網(wǎng)絡(luò)被破壞。在傳統(tǒng)的安全

2、機(jī)制中，加密和認(rèn)證是重要的兩個(gè)模塊，密鑰管理又是這兩者的基礎(chǔ)。近年來，國內(nèi)外學(xué)者提出了很多針對(duì)WSN的密鑰管理方法，其中密鑰預(yù)分配模型較為適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。但是，目前提出的方案之中很少有考慮到節(jié)點(diǎn)被捕獲時(shí)的密鑰撤銷問題。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最終任務(wù)是將收集到的數(shù)據(jù)傳輸給基站節(jié)點(diǎn)，為了提高效率節(jié)約能耗，基于層次的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型是最近研究的熱點(diǎn)。對(duì)于層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，目前還沒有比較成熟的密鑰管理方案。
　　 本文提

3、出了一種層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的可撤銷、自恢復(fù)的密鑰管理方案?？紤]到傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，將節(jié)省通信開銷、計(jì)算開銷和存儲(chǔ)開銷作為最主要的任務(wù)，使得設(shè)計(jì)的方案具有實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，由于現(xiàn)有的聚類算法沒有充分的考慮能量因素，在本文的密鑰管理體系結(jié)構(gòu)下提出一種改進(jìn)的聚類算法。本文的主要工作包括：
　　 ⑴總結(jié)了目前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理方案，并列舉了他們的優(yōu)缺點(diǎn)，找出一個(gè)合理的研究方向。
　　 ⑵提出一種層次型網(wǎng)絡(luò)中的密鑰管理方案

4、，基于LEACH方案將網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行劃分為多個(gè)會(huì)話周期。在每個(gè)會(huì)話周期，僅僅通過基站的一次廣播為所有的簇頭節(jié)點(diǎn)做認(rèn)證，同時(shí)進(jìn)行非法節(jié)點(diǎn)的密鑰撤銷。這樣既保證了簇頭節(jié)點(diǎn)的身份又可以確保非法的節(jié)點(diǎn)能夠很快的從網(wǎng)絡(luò)中剔除，避免了hello flood攻擊。盡管加入了很多安全機(jī)制，由于所增加的方案都是基于基站的廣播，本方案并沒有增加網(wǎng)絡(luò)的開銷情況。實(shí)驗(yàn)表明，基于LEACH協(xié)議的方案對(duì)比中，采用本文提出的密鑰管理方案并沒有增加原協(xié)議的開銷。