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中南大学硕士学位论文无线传感器网络安全问题的研究姓名:胡松申请学位级别:硕士专业:控制科学与工程指导教师:樊晓平20090509无线传感器网络安全问题的研究作者:胡松学位授予单位:中南大学相似文献(10条)1.学位论文杜薇无线传感器网络中的密钥分配协议的研究2009无线传感器网络WSN一般是由大量体积小,价格便宜,仅依靠电池供电的具有数据处理、传输以及存储和计算能力的专用传感器节点(SensorNode)和功能相对强大的基站(BaseStation)所组成的网络。传感器节点大多被部署在无人照看地方或者区域,很容易受到监听和物理俘获等攻击,保证无线传感器网络的安全性更是应该首先考虑的问题。由于无线传感器网络所固有的特点,例如受限的计算、通信、存储能力等,使得传统的密钥分配技术很难直接运用于传感器网络中,因此应采用新的适合于无线传感器网络的密钥分配协议,同时也应使其具有容侵的特性。本文首先提出的一种新的适用于无线传感器网络的密钥预分配NRKPD协议。NRKPD协议主要将密钥演化的概念运用到密钥预分配协议中。在直接对密钥建立阶段后增加了密钥环演化阶段。这样,每个节点在完成直接对密钥建立后,演化密钥环上的每一个密钥,并删除之前的原始密钥。这样,即便节点被敌手物理俘获时,也能够在很大程度上防止密钥池里的密钥泄露,从而大大降低了由于节点被敌手俘获而对其他安全的网络路径造成的影响。由于无线传感器网络的不稳定性,如网络延迟等原因,拥有自愈能力的密钥分配协议在无线传感器网络中显得十分重要。本文分析了现有的两种存储量为常数的自愈密钥分配协议:Duttaetal.协议[38]和Robust.协议[40],并给出了对Duttaetal.协议的两种攻击,并提出了对Duttaetal.协议[38]的一种修改协MSHKD协议。此外本文在MSHKD协议的基础上,给出了一种新的能够抵抗合谋攻击的自愈密钥分配协议NSKDwithRR协议。NSKDwithRR协议不仅满足了基本的安全属性,同时也能够有效防止敌手通过俘获一个撤销用户和新用户而获得它们不是合法成员时的群会话密钥。接着,本文又给出了一种新的存储量为常数的自愈密钥分配协议CSSKDwithR协议。NCSSKDwithR协议满足前向安全、后向安全,同时用户私钥的使用周期不再受到限制。通过对比可以看出本文提出的NCSSKDwithR协议更高效和实用。最后,利用C++环境,对本文提出的NCSSKDwithR协议进行了实验仿真,其运行结果表明了理论的正确性和可行性,明了该协议是一个适用于WSN的高效、可行的自愈密钥分配协议。2.期刊论文黄海平.王汝传.孙力娟.肖甫.HUANGHai-ping.WANGRu-chuan.SUNLi-juan.XIAOFu基于逻辑网格的无线传感器网络密钥分配方案-通信学报2009,30(8)由于无线传感器网络能源受限、拓扑易变化等特性,需要解决其密钥管理机制涉及到的机密性、完整性、源端认证和无充足空间存储大量密钥信息等问题.针对当前研究工作的一些局限,提出了一种基于逻辑网格的无线传感器网络密钥分配方案,基于层簇式的网络拓扑,描述了系数矩阵求解、密钥设定和具体实现的流程.最后通过与多种现存方法(例如SPIN协议和逻辑密钥树方案)的仿真实验比较,验证了该方案在安全性、存储性和节能性方面的优势.3.学位论文李倩无线传感器网络密钥分配技术研究2008无线传感器网络是计算机、通信和传感器三项技术相结合的产物,作为一种新的信息获取和处理技术,目前成为计算机科学领域一个活跃的研究分支。传感器网络由大量的传感器节点组成,这些节点能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象信息,并对其进行处理,传送到用户。基于网络的这些特点,无线传感器网络可以应用于环境、军事、交通、家庭、医疗等各个方面,并且具有广泛的应用前景。由于传感器节点一般都被布置在恶劣环境、无人区域或者敌方阵营中,加上无线传感器网络本身固有的脆弱性,网络安全引起了人们的极大关注。密钥分配技术是安全管理中重要的方面,能够有效地保证信息在网络中的安全传送,而由于无线传感器网络自身的局限性,传统的适用于有线网络的密钥分配技术在该网络中并不适用,于是新的密钥分配方案成为传感器安全研究的一个重要方面。本文详细分析现有的无线传感器网络中密钥预分配模型,并对各个模型进行了分类和详细的分析比较,指出了每种方案的优劣及具体使用环境。通过结合随机密钥预分布模型与分簇模型,提出了一种基于分簇的随机密钥预分配模型。本文对新模型的通信过程进行了详细的叙述,并且通过仿真试验验证新模型中节点能量的消耗方面的优势。另外模型在安全性、连通度等方面都比基本模型有很大的提高,更适合应用于大规模的无线传感器网络。4.期刊论文姚宣霞.郑雪峰.武涛.YAOXuan-xia.ZHENGXue-feng.WUTao一种基于蜂窝模型的无线传感器网络密钥分配方案-传感技术学报2008,21(11)为了提高网络的安全连通性、可扩展性和降低存储开销,本文基于蜂窝模型,采用秘密绑定的思想,提出了一种有效的分组密钥分配方案.在该方案中,同一组的节点利用基于多项式的密钥预分配方法建立共享密钥,组间相邻节点借助HMAC函数绑定的秘密建立共享密钥.并将共享密钥的建立限制在网络部署之初,网络更新中共享密钥的建立则需要经过基站的确认.此外,通过分析子区域半径与各个参数的关系,找出了其最佳取值,实现了对蜂窝模型密钥管理方案的优化.5.学位论文廖兴无线传感器网络路由协议及密钥分配与管理技术的研究2008无线传感器网络无论是在国家安全,还是国民经济诸方面均有着广泛的应用前景。未来,微型、高可靠、多功能、集成化的传感器,微型、大容量的能源,高效、高可靠的网络协议和操作系统,面向应用、低计算量的模式识别和数据融合算法,低功耗、自适应的网络结构,及在现实环境中的各种应用模式,会使传感器网络最终成为现实和数字世界的接口,深入人们生活的各方面,像互联网一样改变人们的生活方式。但在目前的科技水平下,生产低成本、低功耗、体积小的传感器节点,都不可避免的具有能量少(不可更换的电池供电),计算及存储能力有限,仅支持短距离无线通信的特点。如何高效使用能量,最大化网络生存期是传感器网络面临的首要挑战。目前Multi-Sink无线传感器网络逐渐成为传感器网络领域的研究热点。由于现有的路由协议多是针对单sink节点的传感器网络提出的,并不适宜于Multi-Sink网络,因此,本文从如何设计高效,高可靠且适宜于Multi-Sink网络的路由协议的问题入手,尝试着设计了一种用于Multi-Sink无线传感器网络的基于标记的路由协议(MS-TBRP)。该协议的核心思想是根据多个sink节点的分布位置,对网络中所有节点按照距离sink节点的跳数进行标记,形成分层的网络拓扑,使用该协议能够为成千上万的传感器节点建立起到sink节点的能量高效的路由。为满足应用的可靠性和多样性需求,针对MS-TBRP协议本文提出了一些有益的改进措施,另外还提出了一种与MS-TBRP搭配使用的能量高效的MAC协议,并利用MS-TBRP的层次划分对无线传感器网络支撑技术作了改进。有些应用对于无线传感器网络所采集数据传输的安全有很高的要求,考虑到传感器网络的无线通信环境,缺少基础设施支持,以及节点在能量,计算及存储能力方面有限的特点,本文提出了一种用于分布式无线传感器网络的成对密钥分配与管理方法。它具有能量高效,节省节点存储空间等特点,算法本身也很简单。此外,可以根据需要加入新节点,撤销网络中不安全的节点,或是更新节点的密钥以增强网络的安全性,仿真结果证明了该方法具有很好的可扩展性。本文最后对所做的工作进行了总结,并提出了一些需要进一步研究的问题。6.期刊论文李志军.秦志光.王佳昊.LIZhi-Jun.QINZhi-Guang.WANGJia-Hao无线传感器网络密钥分配协议研究-计算机科学2006,33(2)密钥分配协议对于无线传感器网络的安全起着基础性作用.由于传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式不能实用.本文系统针对传感器网络特点,提出密钥管理协议的需求与性能指标,系统阐述了几种当前比较典型的密钥预分配协议:基于初始信任、随机密钥预分配以及各种改进方案等,分析比较其优缺点,并提出了进一步研究的方向.7.期刊论文杨庚.王江涛.程宏兵.容淳铭.YANGGeng.WANGJiang-tao.CHENGHong-bing.RONGChun-ming基于身份加密的无线传感器网络密钥分配方法-电子学报2007,35(1)由于无线传感器网络在电源、计算能力和内存容量等方面的局限性,传统的网络密钥分配和管理方法已不适用.本文从基于身份密钥体系出发,提出了一种适用于无线传感器网络的密钥预分配方法.首先简要介绍了身份密钥体系,特别是Boneh-Franklin算法,然后基于身份密钥系统和Diffie-Hellman算法,给出我们的密钥分配方法,并从方法的复杂性、安全性、健壮性和内存需求等方面,与随机算法等进行了分析比较,结果表明我们的算法在这些方面有一定的优势.最后我们讨论了可进一步研究的内容.8.学位论文曹振无线传感器网络中错误数据防范机制研究2009无线传感器网络因其多学科的交叉性和广泛的应用前景得到了越来越多的关注。安全机制的研究是传感器网络广泛应用的基础,但传感器网络的资源受限、无线通信的易毁性以及物理安全的缺失,给相关安全机制的设计带来了很大的挑战。无线传感器网络中的错误数据防范是一个重要的安全问题,攻击者注入的错误数据不仅会造成数据搜集者的决策失误,错误数据的传输也会造成网络资源的浪费。无线传感器网络中的错误数据也存在于多个阶段和各个层面,数据感知阶段的错误数据会影响应用决策,数据传输阶段的错误数据会恶意消耗网络资源,节点路由阶段的错误数据还会影响网络端到端的可用性;同时错误数据还会严重影响网络应用层和网络层的功能。相关的研究一直关注网络错误数据滤除机制的设计,但是均没有较全面地考虑传感器网络错误数据防范系统的设计,具体而言,许多研究提出利用数据的安全生成机制滤除错误数据,而没有考虑中间节点对数据传播的扰乱造成的数据的不可达;另一些研究关注在数据传播阶段的安全协议设计,但不能保证产生的数据是可靠和安全的。本文综合地考虑数据生成阶段和数据传播阶段的错误数据防范问题,更全面地防范了传感器网络中的错误数据,主要的研究结果包括如下四个方面:br 1.为了提供基础的安全服务,本文提出了传感器网络中一种密钥分配机制——双层单向Hash链的密钥分配机制(KeyedOneWayHashChain,Keyed—OWHC)。该机制结合了非对称密钥和对称密钥分配机制各自的优点,既利用了非对称密钥分配的简单性,又利用了对称密码算法的计算上的高效性,同时利用位置绑定密钥限制了攻击者的恶意行为的地理范围。br 2.在无线传感器网络的数据生成阶段设计了基于认证共识的安全机制,合法的认证共识包含了多个传感器节点计算的认证码,有效地抵御了被攻破的节点向网络注入错误数据的恶意行为,保证了传感器网络获取数据的真实性。br 3.在无线传感器网络的数据传输阶段设计了一个安全路由协议——基于反馈的安全路由协议(FeedbackbasedSecureRouting,FBSR)。FBSR协议利用了邻居节点的反馈信息来选择合适的节点作为下一跳,邻居节点的反馈信息是其与目标节点的距离和其已消耗能量的加权值,此反馈信息既反应了节点的剩余能量水平,也反应了邻居节点作为路由下一跳的路径有效性。FBSR利用Keyed—OWHC来认证邻居节点的反馈信息,保证了协议的安全性。仿真试验验证了协议的有效性和安全性。br 4.为了分析系统性能,本文提出了基于信息论的错误数据防范系统的评价模型,从整体上分析了系统的错误数据检测能力。利用信息熵和互信息的概念,系统的错误数据检测能力定义为系统能够正向消除输入数据不确定性的比例。详细的数据分析显示了该指标
本文标题:硕士论文-无线传感器网络安全问题的研究
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