无线传感网络密钥管理机制分析与研究

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无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)融合了传感器技术、分布式信息处理与计算技术、嵌入式技术、无线网络等多项技术。可以通过小型或微型传感器之间协同的工作共同完成对周边环境进行实时监测、感知和信息的采集,并通过无线网络及时地将信息传递到服务器端为更进一步的信息处理提供必要的条件。无线传感网络拓展了人们的视野,能够以很小的代价获得更多的信息,因此无线传感网络被广泛应用于抗灾、医疗、军事、环境监测、智能交通、智能家居等诸多领域。容易受到周围环境的影响,一般的用户会对无线传感网络的安全性有一定的要求;因此对无线传感网络的安全性进行研究是有必要的。无线传感网络的计算存储能力、通信带宽、传输距离均有限,而且节点的位置和拓扑结构具有动态性和不确定性,这样导致一些传统的密钥管理方法无法直接应用于无线传感网络,因此要根据无线传感网络自身所具有的特点研究出适用于无线传感网络的密钥分配管理方案。本文对无线传感网络的体系结构和特点进行了分析,对无线传感网络面临的安全问题及恶意节点主要的攻击方式进行了详细阐述;而且对现有典型的无线传感网络密钥管理方案和协议进行了详细的研究,例如:对SPINS协议、LEAP协议、E-G随机密钥预分配方案、Blom密钥分配方案等的研究。本文引入了对称加密算法和非对称加密算法;采用对称多项式建立通信路径,椭圆加密算法进行认证,认证后节点间将会产生较短的会话密钥,节点间相互通信时可以使用该会话密钥进行通信。通过随机图理论对该分配方案的连通性进行了分析,在研究敌手攻击过程的基础上分析了该方案在实际应用中的安全性;最后在对该方案的详细分析和比较的基础上,进一步证明了该方案的可行性以及安全性。
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