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无线传感器网络中的分布式数据存储安全性研究

作　者: 曾新革
导　师: 王国军
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络 分布式存储 秘密共享 椭圆曲线加密
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要


无线传感器网络是近年来研究和应用的热点,而数据存储又是其中的重点问题,数据存储的效果直接关系到网络的性能和安全。本论文对无线传感器网络中的数据存储进行研究,提出了以数据内容为中心的自适应分布式存储方案,该方案可有效解决集中式存储方案中的中心节点瓶颈问题,节省存储空间,提高数据获取的成功率,保证数据安全。基于SSS (Shamir’s Secret Sharing)分布式存储方案,本论文提出了改进的分布式存储方案RSS (Distributed Storage Scheme Based on Recursive Shamir’s Secret Sharing)。RSS方案将需要存储的数据加密成n个共享份,并分发到各存储节点进行存储,只要获取大于k(k<n)个共享份,就可恢复出原来的数据。任意一份共享份都不包含原始数据的完整信息,一份数据份的泄露不会泄露原始数据。该方案还通过消息验证码对消息进行验证。实验结果显示,RSS方案相比于SSS方案能够节省存储空间,即使部分节点失效,仍能恢复原始数据,并能避免恶意节点的数据伪造,确保数据安全。基于RSS上改进的RSC方案(Distributed Storage Scheme Based on Reed Solomon Code),在同样节省存储空间的情况下还减小了计算开销。在RSC方案中,当k/n一定时,节点失效率低,数据的获取成功率会随n和k的增大而提高；节点失效率高,数据的获取成功率则会随n和k的增大而降低。因此,本论文进一步提出自适应RSC存储方案(Adaptive Distributed Storage Scheme Based on Reed Solomon Code, ARSC),采用椭圆曲线加密(Elliptical Curve Cryptography, ECC)算法加密,在加密的同时进行消息验证。并根据节点失效率动态调节n和k,以此提高数据获取成功率。本论文提出的ARSC分布式存储方案,在提高了数据安全的同时,还提高了数据获取的成功率,同时有效地节省了空间。这对于无线传感器网络中数据存储的相关研究具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 无线传感器网络介绍  9-15
    1.1.1 无线传感器网络结构  10-11
    1.1.2 传感器网络节点结构  11-12
    1.1.3 无线传感器网络特征  12-13
    1.1.4 无线传感器网络应用  13-15
  1.2 无线传感器网络的研究  15-16
    1.2.1 网络拓扑和协议  15
    1.2.2 数据管理  15-16
    1.2.3 安全和其他  16
  1.3 论文的研究内容和意义  16-17
    1.3.1 本论文研究内容  16-17
    1.3.2 研究意义  17
  1.4 论文的组织结构  17-18
第二章 无线传感器网络中的数据存储  18-28
  2.1 引言  18-19
  2.2 数据的存储方式  19-24
    2.2.1 集中式存储  19-20
    2.2.2 本地存储  20-21
    2.2.3 以数据为中心的存储和分布式存储  21-22
    2.2.4 各数据存储方式的比较  22-24
  2.3 分布式存储及多点存储方式  24-27
    2.3.1 分布式存储的分类  24-25
    2.3.2 典型多点存储方式研究  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 基于秘密共享的分布式数据存储方案研究  28-39
  3.1 假设与基本概念  28-30
    3.1.1 网络模型  28-29
    3.1.2 安全假设  29-30
  3.2 以数据为中心的存储  30-32
  3.3 基本方案  32
  3.4 迭代的SSS分布式存储方案(RSS)  32-34
  3.5 基于Reed Solomon Code的分布式存储(RSC)  34-35
  3.6 分析与实验结果  35-38
  3.7 本章小结  38-39
第四章 自适应的分布式存储方案研究  39-50
  4.1 引言  39
  4.2 假设与基本概念  39-41
    4.2.1 网络模型  39-40
    4.2.2 安全假设  40
    4.2.3 椭圆曲线加密(ECC)  40-41
  4.3 密钥的生成和数据分发  41-42
    4.3.1 密钥生成  41
    4.3.2 数据分发  41-42
  4.4 自适应的分布式存储方案(ARSC)  42-45
  4.5 分析与实验结果  45-49
  4.6 本章小结  49-50
第五章 总结与展望  50-52
  5.1 本文总结  50
  5.2 研究工作展望  50-52
参考文献  52-57
致谢  57-58
攻读学位期间主要的研究成果  58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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