无线传感器网络容侵技术研究

论文摘要

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的、廉价的、具有感知能力的微型传感器节点形成的一个多跳自组织网络。随着它的广泛应用和产业化实现,其安全问题日益突出。本文首先对无线传感器网络概念、体系结构、特点、应用领域做了简要介绍;接着分析了它所涉及到的关键技术以及容忍入侵技术,着重分析了路由协议、网络安全技术;然后选择经典的分簇路由协议LEACH作为研究对象,对其进行深入研究并指出存在的局限性和面临的路由攻击,在此基础上采用容侵技术对其进行改进,主要改进如下:对簇头的选举方法进行改进;簇头与基站通信采用单跳和多跳相结合方式;建立了多径路由簇头链并提出备用簇头思想。此外针对LEACH路由协议节点认证的不安全性,提出了一种基于秘密共享技术加密的实体认证方案。传感器节点合法身份认证是路由安全的有效保证,本方案利用秘密共享和群体决策的方法,可获得有效的认证策略,通过引入对称密钥加解密算法,避免了计算量大的问题。最后本文在基于NS2仿真平台上对改进后的路由协议和所设计的方案进行仿真并安全性能分析。分析结果表明,改进后的路由协议不仅阻止了攻击者入侵,更重要的是在入侵、故障已经发生的情况下,网络还具有一定的容忍入侵能力,能够为用户持续提供正常的服务,从而延长了网络的生命周期。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究目的与意义
• 1.3 本文的组织结构安排
• 第二章 无线传感器网络及容侵技术概述
• 2.1 无线传感器网络介绍
• 2.1.1 无线传感器网络概念
• 2.1.2 无线传感器网络体系结构
• 2.1.3 无线传感器网络特点
• 2.1.4 国内外发展现状
• 2.2 无线传感器网络应用
• 2.3 无线传感器网络关键技术介绍
• 2.3.1 路由协议
• 2.3.2 MAC 协议
• 2.3.3 节点定位
• 2.3.4 网络安全
• 2.4 网络容侵技术分析
• 2.4.1 容侵技术的基本概念
• 2.4.2 容侵技术的特点
• 2.4.3 常见的容忍入侵技术介绍
• 2.4.4 无线传感器网络容侵技术研究现状
• 2.5 本章小结
• 第三章 LEACH 路由协议分析与改进
• 3.1 LEACH 路由协议分析
• 3.1.1 LEACH 路由协议概述
• 3.1.2 LEACH 路由协议局限性分析
• 3.2 LEACH 路由协议改进之处
• 3.3 对LEACH 路由协议簇头选择算法改进
• 3.3.1 算法改进的原因
• 3.3.2 计算最佳的簇头数概率
• 3.3.3 簇头选举的过程
• 3.4 对LEACH 路由协议簇类形成过程的改进
• 3.5 对LEACH 路由协议数据传输方式的改进
• 3.6 NEWLEACH 路由协议安全性能分析
• 3.6.1 攻击方法
• 3.6.2 安全性能分析
• 3.7 一种基于秘密共享技术实体认证方案
• 3.7.1 TinyPK 和DAS 实体认证方案介绍
• 3.7.2 方案的网络模型
• 3.7.3 方案的设计过程
• 3.7.4 方案分析与讨论
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于NS2 平台的性能分析与仿真
• 4.1 网络仿真平台NS2 介绍
• 4.2 NEWLEACH 路由协议仿真实现
• 4.2.1 仿真模型建立
• 4.2.2 最佳簇头个数的选取
• 4.2.3 仿真场景的生成
• 4.3 NEWLEACH 路由协议仿真结果分析
• 4.3.1 网络生命周期的比较
• 4.3.2 网络总能耗的比较
• 4.3.3 网络存活能力比较
• 4.3.4 秘密共享实体认证方案仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 个人简介