无线传感器网络环境下的节点可信技术研究

论文摘要

无线传感器网络是由大量分布在监控区域的无线传感器节点通过自组织的方式形成的网络系统。在无线传感器网络中,由于节点具有能量、存储空间有限,容易被捕获等特点,除了会受到传统的外部攻击外,还会受到一些来自网络内部的攻击。如何在节约节点能量和内存的情况下,建立一个节点可信的无线传感器网络是本文所研究的问题。本文从可信的角度出发,首先针对节点的身份可信提出了一种基于IBE算法(基于身份的加密算法)的认证方案,该方案将网络分成簇,在IBE算法的基础上实现密钥协商、节点身份认证和节点数据传输,然后通过理论分析及仿真实验结果来说明该方案的可行性,并与TinyPK方案做了相应比较。其次从节点行为可信的角度,提出了一种基于信任度的层次型信任评估模型,该模型综合考虑了节点的通信行为,能量和数据方面的信任,采用了多个节点并行推荐的算法计算间接信任度,提高了信任度的精确值。最后结合前面两章的工作,针对网络攻击,设计了一个无线传感器网络环境下的基于身份的节点可信模型,给出了模型的具体架构及实现机制,并描述了在NS2下该模型的扩展,给出了该模型的具体应用。实验结果显示该模型能抵御来自网络内外部的攻击。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容及章节安排
• 第二章 传感器网络中的安全与可信理论
• 2.1 无线传感器网络的体系结构和特点
• 2.1.1 传感器网络的体系结构
• 2.1.2 无线传感器网络的基本特征
• 2.2 无线传感器网络的安全与信任
• 2.2.1 无线传感器网络的安全问题
• 2.2.2 无线传感器网络的信任及信任需求
• 2.3 无线传感器网络节点的可信理论
• 2.3.1 节点的身份可信
• 2.3.2 节点的行为可信
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于身份的WSN 可信认证方案
• 3.1 基于身份的加密算法IBE 算法
• 3.1.1 IBE 算法描述
• 3.1.2 IBE 算法的性能分析
• 3.2 基于身份的WSN 认证方案描述
• 3.2.1 网络架构
• 3.2.2 密钥管理
• 3.2.3 认证机制
• 3.3 方案分析
• 3.3.1 性能分析
• 3.3.2 效益分析
• 3.3.3 安全性分析
• 3.4 方案仿真与结果
• 3.4.1 仿真环境介绍及设置
• 3.4.2 仿真结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于信任度的层次型信任评估模型
• 4.1 节点行为分析
• 4.2 信任管理体系
• 4.2.1 信任要素
• 4.2.2 信任度计算
• 4.3 基于信任度的层次型信任评估模型
• 4.3.1 网络模型
• 4.3.2 实现机制
• 4.4 模拟实验及分析
• 4.4.1 模拟实验一及结果分析
• 4.4.2 模拟实验二及结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 无线传感器网络环境下的节点可信模型设计及应用
• 5.1 基于身份的无线传感器网络可信模型设计
• 5.1.1 模型的总体框架
• 5.1.2 实现机制
• 5.2 仿真与结果分析
• 5.2.1 可信模型在NS2 中的体系结构
• 5.2.2 模拟实验及结果
• 5.3 基于身份的无线传感器网络可信模型应用
• 5.3.1 簇头选举
• 5.3.2 安全路由
• 5.3.3 安全数据融合
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文