无线传感器网络安全管理系统

论文摘要

无线传感器网络是通过部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点,以无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络系统,通过协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。随着无线传感器网络技术的不断发展,应用范围的不断壮大,传感器网络的安全也受到了极大的关注。目前研究者已经提出了解决传感器网络安全的一些安全协议,但是这些安全协议的一个共同的特点是：安全机制都是静态的,它们都提供了一些固定的高级别的安全服务。这样会导致：一方面,每个安全服务的实现都会消耗节点的能量和存储空间,高等级的安全机制会缩短网络的生命周期；另一方面,传感器网络是应用相关的网络,不同的应用有不同的安全需求。固定等级的安全服务不仅无法满足应用的安全需求,而且导致低等级的安全需求配置了高级别的安全机制,造成能量的不必要浪费。本文针对这些问题,提出了一种动态的安全机制----无线传感器网络安全管理系统。安全管理系统采用跨层的安全管理体系实现,首先通过与定义好的接口获得网络的通信状况和应用的安全需求；然后根据这些参数,动态的组合安全机制,运行相应的安全算法,为网络提供应用所需的安全服务。本文最后使用TinyOS自带的测试工具对安全管理系统的组件和性能进行了测试,组件测试结果显示安全管理系统可以在TinvOS上实现动态提供所需的安全服务；性能测试结果显示在实现安全性的基础上,还能有效的降低节点的能耗,延长网络的生命周期。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.2 无线传感器网络面临的安全问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究目的和内容
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 无线传感器网络的安全机制
• 2.1 无线传感器网络的安全服务
• 2.1.1 无线传感器网络的安全特点
• 2.1.2 无线传感器网络的安全需求
• 2.2 无线传感器网络现有的安全机制
• 2.2.1 依赖基站的网络安全框架协议----SPINS
• 2.2.2 链路层加密机制的安全框架----TinySec
• 2.2.3 轻量级安全协议----LiSP
• 2.2.4 局部加密认证协议----LEAP
• 2.2.5 几种安全机制的比较
• 2.3 本章小结
• 第三章 无线传感器网络安全管理系统设计
• 3.1 安全管理系统设计思路
• 3.2 安全管理系统体系结构
• 3.2.1 无线传感器网络协议栈
• 3.2.2 安全管理系统体系结构
• 3.2.3 安全管理系统组件设计
• 3.2.4 安全管理系统工作机制和流程
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统实现以及结果分析
• 4.1 安全服务实现
• 4.1.1 安全服务实施过程
• 4.1.2 安全服务动态调用过程
• 4.2 系统测试和结果分析
• 4.2.1 系统测试环境介绍
• 4.2.2 系统测试以及结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间研究成果