无线传感器网络安全技术研究

论文摘要

由于无线传感器网络一般部署在恶劣环境、无人区域或敌方阵地中,加之无线传感器网络本身固有的限制,所以网络安全引起了人们的极大关注。在传感器节点计算能力、电源能量、通信能力和存储空间受限的情况下,传统的安全机制不适合运用于无线传感器网络中。本文根据无线传感器网络的安全需求,所面临的特殊威胁,对传感器网络密钥管理方案和安全路由算法的设计问题进行深入研究。本文针对全网预配置密钥管理方案存在的缺点,引入混沌加密算法和临时初始密钥,提出一种全网预配置随机密钥的改进方案,实现了对称密钥和非对称密钥体制的结合,减少了密钥的存储量,可以动态地改变加密密钥,提高了网络的抗破译能力,并能使网络适时更新密钥;以MAC认证实现消息的防篡改。与目前的随机密钥类型算法相比,本方案在安全性、密钥连通概率等方面有较大的提高。提出了一种基于可信路由表的安全路由协议。本文利用节点进行收发数据包的行为,建立节点可信模型,对节点的行为进行度量,建立可信路由表,使得节点在路由转发过程中能够选择最可信的路径,规避恶意节点,有效地提高了路由协议的安全性。通过仿真实验,显示该协议通过可信路由的优化,在降低能耗和路由安全性方面有一定的提高,有效地提高了传感器网络的安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 无线传感器网络面临的安全问题
• 1.1.2 无线传感器网络与Ad hoc 网络的区别
• 1.2 国际国内研究现状和进展
• 1.3 本文的主要内容
• 第2章 无线传感器网络安全技术分析
• 2.1 无线传感器网络的安全研究的限制
• 2.1.1 传感器节点自身的限制
• 2.1.2 传感器网络自身的限制
• 2.2 无线传感器网络各层协议的安全性分析
• 2.3 典型的密钥管理算法分析
• 2.3.1 基于密钥池的预分配对密钥模型
• 2.3.2 基于多项式的预配置对密钥管理方案
• 2.3.3 基于位置的预配置对密钥管理方案
• 2.4 安全路由协议分析
• 2.4.1 几种典型的安全路由协议
• 2.4.2 路由安全的解决方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 全网预配置密钥管理方案的改进
• 3.1 无线传感器网络预配置密钥算法的缺点
• 3.2 无线传感器网络预配置密钥的改进方案概述
• 3.2.1 方案设计思想
• 3.2.2 方案具体实现
• 3.3 方案分析
• 3.3.1 方案的实验验证及其资源需求分析
• 3.3.2 安全性分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于可信路由表的无线传感器网络安全路由协议
• 4.1 节点信任管理
• 4.1.1 节点信任的必要性
• 4.1.2 节点可信度模型
• 4.2 基于可信路由表的无线传感器网络安全路由协议（SPRT 协议）
• 4.2.1 节点的可信评估
• 4.2.2 可信路由表的建立
• 4.2.3 数据发送过程
• 4.3 本章小结
• 第5章 仿真实验及分析
• 5.1 OMNeT++介绍
• 5.1.1 OMNeT++特点
• 5.1.2 OMNeT++组成
• 5.2 SPRT 协议与SPINEC 协议的仿真比较与分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文及参加的科研工作