WSN的密钥建立与攻击检测

摘要

无线传感器网络(WSN)涉及多学科高度交叉、知识高度集成，是当前在国际上备受关注的热点研究领域。WSN提出了新的数据采集和处理方式，能够为人们提供实时有效的信息，满足用户提出的多种工作需求。WSN具有广阔的应用前景，能应用于军事国防、区域监测、工业控制、生物医疗、家庭服务、紧急服务等领域。
　　WSN技术在给人们带来便利的同时也存在着一定的风险。一方面，节点常常被部署在露天环境或人类不宜到达的地方，工作环境恶劣;另一方面，节点自身的能量有限。这些因素都导致网络中节点容易受到窃听、攻击、破坏和干扰。所以在WSN中，通信安全显得尤为重要，需要设计出安全机制防止网络运行过程中数据被盗取和篡改的现象发生。
　　本文针对动态无线传感器网络，重点研究密钥管理和入侵检测技术。本文的主要创新点有:
　　1.密钥管理方面，提出了多相无线传感器网络中基于位置的密钥预分配方案。方案把密钥池与部署区域建立对应关系，通过距离划分密钥的优先级，节点保留优先级高的密钥，删除优先级低的密钥，从而增加了邻居节点间的安全连通概率。实验结果表明，该方案可以提升多相无线传感器网络的一些性能，如网络连通率、节点的抗捕获能力和通信负载等。
　　2.攻击检测方面，由于针对静态网络的安全机制已经趋于成熟，而由移动节点构成的动态网络的安全机制仍有许多研究空白。本文对动态网络的安全机制进行研究之后，考虑把集中式检测和分布式检测相结合。方案中，设定小的时间周期进行分布式检测，大的时间周期进行集中式检测，从而可以提高检测概率，减少节点间的通信开销和计算开销。撤销机制的加入，大大提高了网络的安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 WSN概述

1．2．1 WSN介绍

1．2．2 WSN结构

1．2．3 WSN网络协议栈

1．2．4 WSN特点

1．2．5 WSN应用

1．3 研究的目的与意义

1．4 主要创新点

1．5 论文的组织与结构

第二章 WSN安全研究现状

2．1 WSN安全目标

2．2 WSN存在的攻击与抵御方法

2．2．1 物理层

2．2．2 数据链路层

2．2．3 网络层

2．2．4 传输层

2．2．5 应用层

2．3 WSN安全机制

2．3．1 密钥管理

2．3．2 路由协议

2．3．3 身份认证

2．3．4 入侵检测

2．4 小结

第三章 多相无线传感器网络密钥预分配方案

3．1 密钥管理

3．1．1 密钥管理概述

3．1．2 密钥管理分类

3．1．3 经典密钥管理方案

3．2 网络模型

3．2．1 介绍

3．2．2 密钥池的生成

3．2．3 密钥环的预分配

3．2．4 通信密钥的建立

3．3 PCKS方案

3．3．1 密钥的预分配

3．3．2 密钥的优先级划分

3．3．3 通信

3．4 性能分析

3．4．1 连通性

3．4．2 安全性

3．4．3 开销

3．5 仿真实验

3．5．1 实验参数设置

3．5．2 连通性

3．5．3 抗捕获性

3．5．4 存储开销

3．5．5 通信开销

3．6 小结

第四章 无线传感器网络的攻击检测

4．1 入侵检测

4．1．1 入侵检测概述

4．1．2 入侵检测分类

4．1．3 入侵检测方案

4．2 模型

4．2．1 网络模型

4．2．2 攻击模型

4．3 CDS方案

4．3．1 介绍

4．3．2 分布式检测

4．3．3 集中式检测

4．3．4 算法流程图

4．4 仿真实验

4．4．1 实验环境

4．4．2 实验结果

4．5 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

研究生期间发表论文及参加科研情况说明

致谢