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无线传感器网络的对密钥预分发与建立协议

作　者: 卫鸿宇
导　师: 祝烈煌
学　校: 北京理工大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络 对密钥 密钥预分发 AES 分簇 ns-2模拟
分类号: TN918.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


无线传感器网络是一种新兴的集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的下一代网络,由大量的传感器节点组成。如今,其应用已经由国防军事领域扩展到了环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐、抗灾等诸多方面,使人们可以在任何时间、任何环境条件下都能够获得大量详实可靠的信息。无线传感器网络常布置在无人维护,甚至是敌对环境中,同时由于无线传感器网络节点自身特点,如计算能力、存储大小、通信距离、能量存储等限制,使得无线传感器网络的安全受到严峻的挑战,甚至已经制约到无线传感器网络产业的推广。因此如何保证网络的安全问题以成为无线传感器网络研究的重要领域。而任意节点间建立安全有效的对密钥机制,是实现传感器网络安全机制的重要方面。本文是基于对密钥管理技术的研究,主要工作包含以下三个方面:(1)介绍了无线传感器网络密钥管理机制的一些特点和对密钥管理的相关现状,然后对现有的一些密钥管理协议进行分析、总结。(2)在深入研究E-G随机密钥预分配方案的基础上,针对其不足之处做出改进,设计了一个基于分簇式的对密钥管理协议,在这个协议中有效的实现了任意节点间安全的建立对密钥,提高网络连通性,同时也降低了对密钥建立过程中的开销。接着,对这个协议的密钥连通性、抗毁性、开销、扩展性、灵活性等方面进行了分析以评价这个方案。(3)在ns-2平台上进行了仿真实验,并在其中加入了AES数据加密和SHA1哈希等步骤。通过模拟,从演示层次上展示了新方案在具体环境下的运行状况。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-11
  1.2 国内外密钥管理研究动态  11-12
  1.3 论文工作及组织结构  12-14
    1.3.1 论文工作  12-13
    1.3.2 论文组织结构  13-14
第2章 无线传感器网络的密钥管理机制  14-25
  2.1 无线传感器网络的特点  14-15
  2.2 无线传感器网络面临的攻击威胁.  15-17
  2.3 无线传感器网络的密钥管理机制需求  17-18
  2.4 无线传感器网络密钥管理的性能评价标准  18-19
  2.5 无线传感器网络分布式结构下的密钥管理  19-20
  2.6 无线传感器网络分簇式结构下的密钥管理  20-21
  2.7 对密钥管理相关概念介绍  21-24
  2.8 本章小结  24-25
第3章 无线传感器网络对密钥管理协议分析  25-34
  3.1 基于栅格的密钥协议  25
  3.2 E-G 随机密钥预分配方案  25-26
  3.3 q-Comosite 随机密钥预分配方案  26
  3.4 基于散列链的随机密钥预分发方案  26-28
  3.5 对称多项式随机密钥预分配协议.  28-30
  3.6 基于双变量多项式随机密钥预分发对密钥建立方案  30
  3.7 基于地理位置的对密钥建立方案.  30-31
  3.8 基于初始信任的密钥建立方案.  31
  3.9 低耗能密钥管理协议  31-32
  3.10 轻量级密钥管理协议  32-33
  3.11 本章小结  33-34
第4章 基于分簇的对密钥协议设计  34-43
  4.1 协议的描述  34-37
    4.1.1 符号定义  34-35
    4.1.2 协议的实施  35-37
  4.2 协议的性能分析  37-42
    4.2.1 密钥连通性(Key Connectivity)  37-39
    4.2.2 抗毁性(Resilience)  39-40
    4.2.3 开销(Overhead)  40
    4.2.4 扩展性(Scalability)  40-41
    4.2.5 灵活性(Flexibility)  41
    4.2.6 路径密钥的评测  41-42
  4.3 本章小结  42-43
第5章 协议在 NS-2 平台下的仿真实现  43-56
  5.1 ns-2 介绍  43-45
  5.2 Hash 函数  45-46
  5.3 对称密钥加密  46-47
  5.4 代码实现  47-55
    5.4.1 编写的新协议  47-50
    5.4.2 实验结果  50-55
  5.5 本章小结  55-56
结论  56-58
参考文献  58-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信保密与通信安全 > 保密通信:按传输线路分 > 无线保密通信
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