輕量級(jí)的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)分層安全密鑰協(xié)商研究.pdf

1、在過(guò)去的幾年里，信息和通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了醫(yī)療系統(tǒng)質(zhì)量的提升。無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)由一些小型低功率傳感器組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體生理信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的監(jiān)視，這將賦予醫(yī)生遠(yuǎn)距離監(jiān)護(hù)病人的能力。無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道對(duì)人體生理數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，正因?yàn)槿梭w數(shù)據(jù)的重要性，無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)中數(shù)據(jù)的安全通信是一個(gè)重要問(wèn)題。由于加密方案的可靠性依賴(lài)于密鑰的管理，密鑰管理將成為影響安全的主要因素，而其中密鑰協(xié)商與身份認(rèn)證是無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)安全的首要任務(wù)。然而，生理傳感器的資源嚴(yán)重受限，

2、使得密鑰管理成為一項(xiàng)十分具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。現(xiàn)有的基于密碼學(xué)的密鑰管理策略中往往由于采用能量開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大的公鑰體制或無(wú)法提供有效身份認(rèn)證等問(wèn)題，無(wú)法勝任長(zhǎng)時(shí)間工作的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)對(duì)高安全低能耗的需求。本文以無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)為應(yīng)用背景，將生物安全與物理層安全相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了帶有認(rèn)證的輕量級(jí)無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)密鑰協(xié)商，本文工作如下：
　　（一）研究了基于心電特征的生物密鑰協(xié)商方法。首先對(duì)基于模糊生成器的密鑰協(xié)商展開(kāi)研究，針對(duì)心電脈沖波間距特征提出自適應(yīng)量化方法，

3、有效地提高模糊生成器密鑰協(xié)商算法中身份認(rèn)證的準(zhǔn)確率。其次，研究了基于模糊保險(xiǎn)箱的密鑰協(xié)商，并對(duì)模糊保險(xiǎn)箱方法進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)將生物特征的索引安全性加以利用，有效地減少了密鑰協(xié)商所需的通信量，降低了能量開(kāi)銷(xiāo)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真對(duì)方案的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。
　　（二）將生物密鑰與無(wú)線(xiàn)信道密鑰相結(jié)合，提出了一種無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)分層密鑰協(xié)商方案。首先，對(duì)一種經(jīng)典的無(wú)線(xiàn)信道密鑰協(xié)商方法進(jìn)行研究，并在其信道探測(cè)過(guò)程中引入人工增強(qiáng)信道用以解決靜態(tài)無(wú)線(xiàn)信道密鑰