ZigBee安全接入认证机制研究与应用

摘要

无线通信技术、嵌入式技术和数据处理技术的发展,正推动着无线网络及其应用的高速发展。今天,无线网络已经成为人们生活中不可缺少的一部分。然而安全问题却一直制约着网络的有效应用和发展。不论是移动通信网络、宽带无线接入网还是无线个域网传输都要经过无线传输环境,其信息的传输容易受到攻击和窃听。如何保证网络的安全性是应首先考虑的关键问题。首先,用户端和网络端之间的无线接口是开放的,使得在无线信道上传送的信令和业务信息很容易被他人窃听,而且很难被发现。其次,用户端和网络端之间缺乏固定的物理连接,用户必须通过无线信道来传送其身份信息,以便网络对其进行身份认证。由于无线接口的开放性,必须采用适当的认证方案保护通信内容以防非法使用网络服务。当电子商务、电子政务、军事通信等重要信息通过无线环境传输时,如果存在信息泄漏或非法用户,接入网络可能会造成巨大的损失。因此研究无线接入的安全机制显得非常必要。
　　 无线网络安全技术的研究就是要通过对无线网络的信息安全关键和共性技术开展研究,包括安全体系结构、密码算法、认证技术、密钥交换协议、及其它安全相关协议的研究,重点解决移动通信网络、无线局域网以及宽带无线接入网等典型的无线网络的严重信息安全问题,包括非法信息截取、未授权信息服务以及插入攻击等,逐步形成我国无线网络信息安全技术保障体系。
　　 ZigBee是一种具有独特优越特性的短距离、低速率、低能耗无线通信技术,无线测控网是它的最主要的应用领域。它正在成为无线互联网的一个重要组成部分和补充。ZigBee的接入网安全问题将会是整个无线互联网安全体系的重要问题之一,具有很深刻的研究意义。为了保证信息传输的安全性,ZigBee技术中采用了对称加密的安全机制。密钥由网络层和应用层根据实际应用需要生成,并对其进行更新、传送、管理和存储等。
　　 本文就是对这一安全机制进行分析和研究,并借鉴第三代移动通信网、无线局域网等各种无线网络的安全体系结构的研究模式,以期清楚了解ZigBee网络的认证、加密和路由安全体系,解决ZigBee网络信息传输过程中的安全问题。
　　 文章最后对NS2网络仿真软件进行了详细介绍,并使用该软件对ZigBee无线网络路由协议进行了仿真研究,获得仿真结果。最后,使用协议形式化验证工具AVISPA来验证改进ZigBee无线网络路由协议的安全性,结果表明改进路由协议算法是可行的。