基于随机预分发的传感网密钥管理机制研究

摘要

无线传感网络以其自身特点和优势得到了越来越多的研究和应用，国家传感器网络标准工作组对于传感网的标准规范也正在制订过程中，如基于WGSN-PG3工作组的低速传感器网络网络层和应用支持子层技术规范及WGSN-PG6工作组的传感器网络信息安全通用技术规范等。这也进一步推动了无线传感网络的产业化发展。
　　 本文针对无线传感器网络的特点，分析了无线传感器网络的安全问题，依据无线传感器网络的特点提出了保证网络节点安全加入网络的入网认证方案，节约节点能耗保证网络连通的随机预分发的密钥管理方案以及安全有效的密钥更新方案，最后对以上方案进行了实现和测试。论文主要完成工作：
　　 (1)介绍了无线传感器网络的特点及研究现状，重点分析了无线传感网面临的安全问题。针对无线传感器网络的安全问题分类介绍了现有经典的密钥管理方案，分析了它们的优缺点。
　　 (2)提出了一种无线传感器网络节点安全加入网络的入网认证方案，分别介绍了该方案的节点单跳入网和节点多跳入网两种类型。分析表明该方案没有增加通信开销，确保了所有入网节点的合法性，保障了网络的整体安全性。
　　 (3)根据无线传感器网络的特点设计了一种随机预分发的密钥管理方案，主要包括的密钥预分发、密钥协商和密钥建立三个阶段，通过分析表明该方案适合传感器网络特点，节约了节点的存储空间，又使网络完全连通。在方案中我们提出了密钥更新的方法，该方法保证了更新密钥的安全和密钥源的合法有效。
　　 (4)结合课题项目组的开发平台，搭建并实现了基于以上方案的密钥管理系统，该系统主要包括了三个模块：节点入网认证模块、节点鉴别模块和密钥管理模块，以此来保证系统的安全。通过测试分析，有效的验证了方案的可行性和系统的有效性。