無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理和廣播認證協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks，簡稱WSNs)是將計算、通信、傳感器3項技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。近年來，隨著無線通信技術(shù)和電子器件技術(shù)的快速發(fā)展，使低成本、低功耗、多功能的無線傳感器的開發(fā)和廣泛應(yīng)用成為可能。這同時也促動了由成百上千微型傳感器節(jié)點自組織構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、智能建筑和其他商業(yè)領(lǐng)域。
　　 然而，任何大型網(wǎng)絡(luò)要真正得到大規(guī)模的應(yīng)用，安全問題至關(guān)重要。因此

2、，如何保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信安全和信息安全成為一個熱點研究話題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)除了具有AdHoc網(wǎng)絡(luò)的移動性、斷接性、能源受限等共同特性之外，還具有一些明顯的特征：1．網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更為龐大，節(jié)點數(shù)目更多、密度更大，屬于大型動態(tài)自組網(wǎng)絡(luò)；2．網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化快，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容易失效；3．網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由電池供電，計算能力、存儲能力和通信能力非常有限。這些特點使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在安全性能上面臨更大的挑戰(zhàn)，而大多數(shù)現(xiàn)有的安全協(xié)議和保護機制都無法直接應(yīng)用于

3、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
　　 論文主要從密鑰管理和廣播認證兩個方面對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)進行了研究。對現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主流密鑰管理方案依照所依托的密碼基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)運行后密鑰是否更新和密鑰的鏈接性程度進行了分類，并分別介紹了這四類方案中的一些經(jīng)典密鑰管理方案，同時對這些方案進行了分析比較。在此基礎(chǔ)上，基于特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——密鑰聯(lián)系表以及基于邏輯網(wǎng)格拓撲結(jié)構(gòu)，設(shè)計了兩種新型的密鑰管理方案，分析了其安全特征，并參照密

4、鑰管理的性能需求與邏輯密鑰樹型方案、SPINs方案等進行了仿真驗證比較。
　　 另一方面，論文對現(xiàn)有的廣播認證方案進行了歸納，重點討論應(yīng)用較為廣泛的uTESLA和多級uTESLA廣播認證協(xié)議及其相關(guān)改進方法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種基于父親樹的層簇式結(jié)構(gòu)的廣播認證協(xié)議HW—uTESLA，在廣播認證范圍、丟包時延、Hash密鑰鏈的再生構(gòu)造等方面做出了有益改進。
　　 最后，論文基于面向Agent的WSNs中間件軟件技術(shù)，利用所