無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰分配策略研究.pdf

1、　　近年來，由于擁有廣泛的應(yīng)用前景，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)得到了迅速發(fā)展。傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量能夠?qū)ν饨绛h(huán)境變化作出反應(yīng)的傳感器結(jié)點(diǎn)組成，在典型的應(yīng)用環(huán)境中，傳感器結(jié)點(diǎn)散布在整個(gè)任務(wù)區(qū)域內(nèi)并收集數(shù)據(jù)，結(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)同工作，共同完成任務(wù)。每個(gè)傳感器結(jié)點(diǎn)自身資源有限，通常由電池供電，電量較低，且由于被大量布置在野外環(huán)境，電量難以補(bǔ)充，電池電量直接決定傳感器結(jié)點(diǎn)使用壽命；每個(gè)傳感器結(jié)點(diǎn)還應(yīng)具有獨(dú)立的感應(yīng)裝置，有限的數(shù)據(jù)處理能力，小范圍的無線電通

2、訊能力。傳感器網(wǎng)絡(luò)有廣泛的應(yīng)用，如森林防火，火山、地震監(jiān)測，環(huán)境信息采集，軍事領(lǐng)域跟蹤偵察等。當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)被安放在敵對(duì)環(huán)境中，因?yàn)橐子谑艿奖O(jiān)聽和各種惡意攻擊，通訊安全問題變得極為重要。例如，對(duì)方很容易監(jiān)聽通訊，冒充網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)，或向其他結(jié)點(diǎn)提供虛假信息。為了實(shí)現(xiàn)安全通訊，應(yīng)該對(duì)通訊內(nèi)容進(jìn)行加密和認(rèn)證。密鑰的分配與管理就成為關(guān)鍵問題。
　　本文簡單介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念和相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全問題提出了一種新的密鑰分

3、配機(jī)制，并分析了此機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性的提高、便捷的結(jié)點(diǎn)加入、刪除，以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信息處理以減少通訊量、優(yōu)化路由等方面的性能改進(jìn)。分析了可能受到的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為和機(jī)制對(duì)于這些攻擊行為的有效預(yù)防。
　　密鑰分配機(jī)制的設(shè)計(jì)是本文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在這一階段中提出了密鑰管理樹的概念，密鑰管理樹作為本方案的基本實(shí)現(xiàn)框架是整個(gè)機(jī)制得以實(shí)現(xiàn)的載體。由于受每個(gè)傳感器結(jié)點(diǎn)自身資源的限制，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中所采用的密鑰分配策略，并不適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文提出了

4、一種基于結(jié)點(diǎn)位置對(duì)密鑰進(jìn)行預(yù)分配和動(dòng)態(tài)分配相結(jié)合的密鑰分配策略，通過構(gòu)造一棵密鑰管理樹實(shí)現(xiàn)了總體上的逐層集中式管理和在密鑰管理樹的枝葉部分采取的分布式管理的結(jié)合。應(yīng)用這一策略構(gòu)建的傳感器網(wǎng)絡(luò)其安全性和連通性有明顯提高，并且這一策略還有效降低了系統(tǒng)的通訊開銷，延長了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，同時(shí)本策略也對(duì)現(xiàn)有針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的常見攻擊方式進(jìn)行了分析并進(jìn)行了有效的預(yù)防。結(jié)構(gòu)清晰的密鑰管理樹是傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰分配過程以及對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體管理的基礎(chǔ)