用于查詢驅(qū)動(dòng)模式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSNs)技術(shù)被認(rèn)為是十種將改變世界的新興技術(shù)之一，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于傳感節(jié)點(diǎn)大多被部署在無人照看或者敵方區(qū)域，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨著嚴(yán)峻的安全問題。同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)資源有限，導(dǎo)致傳統(tǒng)的安全機(jī)制已不再適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。缺乏有效的安全方案已成為阻礙傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要障礙。以提供安全、可靠的保密通信為目標(biāo)的密鑰管理研究是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究中最為基礎(chǔ)

2、和重要的內(nèi)容，因此，這也成為本文的研究重點(diǎn)。
　　 針對(duì)現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理方案的缺點(diǎn)，例如對(duì)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求、能量要求、時(shí)間同步要求較高，并且未與具體的應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合等，本文結(jié)合查詢驅(qū)動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)的工作特點(diǎn)，提出了一個(gè)適用于查詢驅(qū)動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理協(xié)議KMPQDN(Key Management Protocolfor Query-Driven Network)。本文的主要工作如下：
　　 (1)研究了目前已有的無線傳感

3、器密鑰管理協(xié)議，分析了這些方案的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)這些方案存在的問題，結(jié)合查詢驅(qū)動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)的工作特點(diǎn)，提出了KMPQDN協(xié)議。
　　 (2)詳細(xì)講述了KMPQDN協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)該協(xié)議的密鑰預(yù)置、安全鏈路建立、密鑰更新、新節(jié)點(diǎn)加入四個(gè)階段分別給出了實(shí)現(xiàn)方法。其特點(diǎn)有：使用查詢請(qǐng)求消息包的MAC(Message Authentication Code，消息認(rèn)證碼)值作為下次的會(huì)話密鑰，并利用基站的查詢請(qǐng)求“捎帶”會(huì)話密鑰的機(jī)制不斷更

4、新會(huì)話密鑰，實(shí)現(xiàn)了高效的會(huì)話密鑰傳遞和更新；該協(xié)議在安全鏈路建立階段使用了橢圓曲線加密算法完成節(jié)點(diǎn)間的認(rèn)證，省去了已有方案中需要密鑰協(xié)商認(rèn)證的通信開銷；該協(xié)議不需要時(shí)間同步，對(duì)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求低。
　　 (3)分析了KMPQDN協(xié)議的安全性，并從空間、時(shí)間以及能量消耗等方面對(duì)協(xié)議的性能進(jìn)行了分析；最后，對(duì)該協(xié)議的能耗進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，與LEAP協(xié)議的能耗進(jìn)行了對(duì)比研究。仿真結(jié)果表明，KMPQDN協(xié)議給網(wǎng)絡(luò)帶來的能耗損失較小，其能耗低