无线传感器网络可再生哈希链和广播认证协议研究

摘要

广播认证是无线传感器网络安全服务当中最为重要的一项关键服务[1]之一。?TESLA广播认证协议通过采用延迟公布密钥以及单向函数的方案在某种程度上满足了无线传感器网络对于安全的要求。但是该协议仍然存在一些不足之处，比如哈希链的长度有限、固定时间间隔发送密钥效率不够高等问题。因此，本文提出了一种基于Benaloh-Leichter[2]密钥分享方案的可再生哈希链和基于排队系统的广播认证协议。
　　论文在充分调研了无线传感器网络中有关可再生哈希链以及广播认证协议的相关文献基础之上，主要从以下两个方面对其加以改进：
　　（1）基于Benaloh-Leichter密钥分享方案是将新生成的哈希链的初始节点当做密钥并且把它分割成多个影子密钥，然后分布在初始哈希链每一个哈希值消耗的过程中，最后接收节点再将这些收集到的影子密钥恢复即可得到新的哈希链的初始节点，然后一直重复这样的过程即可实现无限次哈希链的再生。
　　（2）?TESLA广播认证协议是根据一个特定的时间间隔来发布密钥的，并且在网络生存周期当中是不能动态的改变时间间隔这一缺点，提出一种基于大范围传感节点应用的广播认证协议。该广播认证协议根据排队论的思想构建一个网络流量模型，并且根据不同时期的流量情况对提出的广播认证协议进行分析，同时也是根据网络中的流量大小而不是固定时间来进行密钥的发布。
　　本文通过对无线传感器网络可再生哈希链以及广播认证协议的深入研究，提出了一种基于Benaloh-Leichter密钥分享的可再生哈希链和基于排队系统的广播认证协议方案，该方案延长了密钥链的使用周期，减少了整个网络和基站的计算通信开销，进而提高了整个网络的执行效率，最终延长了整个网络的生命周期。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1课题背景

1.2课题来源及本人工作

1.3研究内容、研究目标和研究意义

1.4本文创新点

1.5本文结构安排

第二章 可再生哈希链和广播认证技术

2.1密码及哈希链技术

2.2无线传感网广播认证技术

第三章 基于Benaloh-Leichter密钥分享方案的可再生哈希链

3.1研究现状及相关工作

3.2背景知识

3.3 基于Benaloh-Leichter SSS的可再生哈希链方案

第四章 改进的?TESLA广播认证协议

4.1和?TESLA相关的广播认证技术

4.2背景知识

4.3μTESLA协议的内容

4.4改进的μTESLA协议

第五章 性能分析及评估

5.1基于Benaloh-Leichter SSS的可再生哈希链的性能分析

5.2改进的?TESLA广播认证协议的性能分析

第六章 总结与展望

6.1论文总结

6.2工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

附录3 图表清单

致谢