無線傳感器網(wǎng)絡(luò)容量與安全性研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，提高網(wǎng)絡(luò)容量和增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全已成為組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所要解決的關(guān)鍵問題。本文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中極限吞吐容量增長規(guī)律(capacity scaling laws)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，此外分析和設(shè)計(jì)了安全高效的無線傳感器用戶認(rèn)證協(xié)議，提出了基于分簇的無線傳感器安全路由協(xié)議。具體內(nèi)容如下：
　　1.吞吐容量，即單節(jié)點(diǎn)平均吞吐量，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要參數(shù)之一。由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷變化，很難用公式準(zhǔn)確的表示出

2、一個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)的吞吐容量。極限吞吐容量增長規(guī)律描述了當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目趨于無窮時(shí)，吞吐容量隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目不斷增多的變化規(guī)律，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的極限吞吐容量增長規(guī)律的一般表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)了單個(gè)節(jié)點(diǎn)的策略決定了整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的吞吐容量，推導(dǎo)出使得整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)吞吐容量最大化的最優(yōu)策略。通過博弈論分析，證明了最優(yōu)策略滿足納什均衡，并且是演化穩(wěn)定的策略。
　　2.由于無線傳感器具有經(jīng)濟(jì)可行和實(shí)時(shí)監(jiān)測的特點(diǎn)，它已在日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。實(shí)際

3、應(yīng)用時(shí)，要求能夠?qū)υL問無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶身份進(jìn)行確認(rèn)，確保其合法性。訪問控制是對(duì)信息資源進(jìn)行保護(hù)的重要措施，它決定了誰能夠訪問系統(tǒng)，能訪問系統(tǒng)的何種資源以及如何使用這些資源。適當(dāng)?shù)脑L問控制能夠阻止未經(jīng)允許的用戶有意或無意地獲取數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，用戶認(rèn)證是最基本的訪問控制方法。分析了Zhou等人提出的輕量型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用戶認(rèn)證協(xié)議的安全性，發(fā)現(xiàn)了該協(xié)議在用戶智能卡丟失的情況下，易于遭受口令猜測攻擊、用戶假冒攻擊、特權(quán)攻擊和拒絕服務(wù)攻擊。

4、提出了一個(gè)改進(jìn)的基于口令與智能卡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用戶認(rèn)證協(xié)議。性能分析顯示該協(xié)議可以抵抗多種已知攻擊，而且計(jì)算量小，通信成本低，更安全，更高效。
　　3.安全路由要解決的問題是如何高效而安全地在網(wǎng)內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)之間、傳感器節(jié)點(diǎn)和基站之間通過多跳的方式傳輸數(shù)據(jù)。分析了經(jīng)典的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議LEACH的安全性，指出LEACH協(xié)議是不安全的，存在選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊、Sybil攻擊和HELLO泛洪攻擊?；贚EACH協(xié)議，提出了一種基于分