隱含身份認證的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰協(xié)商方案研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，其安全問題也成為了人們關(guān)注的熱點。特別是在一些軍事、國防、公共安全等涉及敏感信息的領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸必須得到嚴格的保證。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同樣需要一系列的措施去保證信息的安全性。密鑰協(xié)商作為網(wǎng)絡(luò)安全中的核心和基礎(chǔ)安全保障措施，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全起著不容忽視的作用。而將身份認證應(yīng)用到密鑰協(xié)商過程中，構(gòu)成了隱含身份認證的密鑰協(xié)商方案，進一步增強了網(wǎng)絡(luò)的控制安全。
　　 本文首

2、先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識，包括體系結(jié)構(gòu)、安全需求及其安全研究現(xiàn)狀，接著介紹了本文所應(yīng)用到的主要加密算法，包括AES(Advanced EncryptionStandard)對稱加密算法、橢圓曲線密碼體制以及雙線性對密碼體制。然后對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺TinyOS、開發(fā)語言NesC、橢圓曲線密碼體制代碼包TinyECC以及Tate雙線性對代碼包TinyTate做了詳細的介紹。本文的主要工作分為如下幾個方面：
　　 (1)

3、為了滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在存儲和計算量方面的限制要求，本文中的數(shù)據(jù)加解密算法采用AES對稱加密體制。它與非對稱加密體制相比，在計算量、加密速度、加密效率等方面有明顯的優(yōu)勢，更適用于資源有限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文在TinyOS平臺上使用NesC開發(fā)語言實現(xiàn)了128位AES加密算法，并作為該平臺的一個代碼包TinyAES。
　　 (2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊的網(wǎng)絡(luò)形式，在資源、網(wǎng)絡(luò)拓撲，人為干預(yù)程度等方面與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有很大的不同。本

4、文對現(xiàn)有的身份認證和密鑰協(xié)商技術(shù)做了簡要的論述，然后針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)身份認證和密鑰協(xié)商方案的設(shè)計要點。
　　 (3)雙線性對密碼體制是構(gòu)建基于身份的密碼體制、短簽名和無證書密碼體制的重要工具。本文在本課題前期研究提出的一個基于雙線性對Tate的身份認證方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個多方密鑰協(xié)商和管理方案，給出了節(jié)點加入和退出時的密鑰更新策略。最后，我們對該方案的安全性進行了分析。
　　 (4)針對

5、分簇式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，提出了一個密鑰協(xié)商和管理方案。此密鑰協(xié)商方案包括簇頭節(jié)點間的密鑰協(xié)商和簇內(nèi)節(jié)點間的密鑰協(xié)商兩部分。前者應(yīng)用橢圓曲線密碼體制設(shè)計，它將認證融合到協(xié)商的過程中，減少了通信的開銷。后者使用密鑰邏輯樹思想，有效的減少了密鑰的存儲量，并將一個基于改進橢圓曲線數(shù)字簽名算法ECDSA(EllipticCurve Digital Signature Algorithml設(shè)計的身份認證方案應(yīng)用于此密鑰協(xié)商過程中，增強了密鑰管理的安全