面向体域网的轻量型组密钥管理协议

论文摘要

由于体域网收集和传送的健康数据是敏感和隐私信息,只允许授权的实体访问,因此,在BAN研究和发展中,保证BAN的安全性是应该优先考虑的问题。组通信使消息在网络中高效传输,是提高网络资源利用率的一种重要通信方式,而安全组通信需要组密钥管理技术的支持。为此本文给出了一种适合体域网的组密钥管理的安全性机制。本文首先对体域网及其安全问题进行了概述,然后介绍了现有的几种传感器网络组密钥管理方案并对其进行了分析。为了降低网络的计算、存储,尤其是通信开销,本为基于逻辑密钥树结构,提出了一种分层分组的组密钥管理方案。组通信之前,汇聚节点需要对加入到组通信中的节点进行认证并协商出会话密钥,本文首先描述了基于生物加密技术的体域网认证机制。该机制中,采用生物加密技术为用户完成认证的同时,生成汇聚节点和传感器节点间的共享加密密钥。传感器节点认证并协商出会话密钥后,把该节点加入到组通信组中。本文把加入到组中的传感器节点分为两层,在层内再分子组,由根节点全局统一管理。节点加入或离开后更新组密钥,分计算组密钥和逻辑密钥树结构平衡调整两步。加入伪节点以便减少树结构改动较大而减少通信量,降低了密钥更新操作所消耗的资源。分析了协议的安全性并进行了性能对比,本文提出的组播密钥管理协议以消耗较少的计算量、存储量以及通信量达到了要求的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究内容及主要工作
• 1.3 论文组织结构
• 2 体域网概述及其安全问题
• 2.1 体域网概述
• 2.1.1 体域网体系结构
• 2.1.2 体域网的特性
• 2.1.3 体域网节点的限制
• 2.1.4 体域网和传统网络的区别
• 2.1.5 国内外研究现状
• 2.2 体域网的安全需求
• 3 体域网组密钥管理方法
• 3.1 组密钥管理方案分类
• 3.2 现有组密钥管理方案
• 4 系统总体设计
• 4.1 组播场景
• 4.2 系统结构
• 4.3 基于生物特征的体域网认证机制
• 4.3.1 密钥产生
• 4.3.2 密钥释放
• 5 体域网中一种分层分组式组密钥管理方案
• 5.1 组播密钥管理协议
• 5.1.1 通信组的初始化
• 5.1.2 单个生物传感器节点加入
• 5.1.3 单个生物传感器节点离开
• 5.1.4 多个生物传感器节点加入
• 5.1.5 多个生物传感器节点删除
• 5.1.6 病人的加入和离开
• 5.2 权值的选择
• 5.3 最优化d叉树
• 5.4 调整规则
• 5.4.1 伪节点的引入
• 5.4.2 节点加入规则
• 5.4.3 节点离开规则
• 5.4.4 不平衡调整
• 6 协议分析
• 6.1 安全性分析
• 6.2 性能分析和比较
• 6.2.1 性能分析
• 6.2.2 性能比较
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢