无线传感器网络若干安全技术研究

摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）作为物联网的重要组成部分，其结构和应用是当今研究的热门问题之一。WSN由许多廉价的小型无线传感器节点组成，其数量可能达到成千上万。这些节点通常部署在无人值守和极易受到威胁的环境，通过自组织方式采集、监控管理区域的信息，因而其安全备受关注。 本文分析了WSN中的若干安全问题，设计并实现了一系列保障WSN安全通信的密钥管理方案与路由方案： （1）由于WSN的特点，其密钥管理研究面临许多挑战。文中提出了基于椭圆曲线密码算法的轻量级密钥管理方案LWKM，节点间的会话密钥采用密钥协商方式建立，通过更新簇密钥实现会话密钥的实时更新。结果显示LWKM方案相比于传统的密钥管理方案，具有更高的网络连通性、可扩展性和安全性，更低的资源开销。 （2）如何合理高效地利用节点资源，延长网络寿命，同时保证网络的安全通信，已经变成异构传感网研究的重点。文中基于LEAC H协议提出N-LEACH协议,调整了节点竞选簇头的阈值函数T(n)，引入加权函数cost完成簇的构造过程，在簇构造过程中实现节点的认证，并通过多跳机制建立簇头节点与基站之间的路由。结果显示N-LEACH协议与传统的LEACH协议对比较好地实现了网络负载均衡，延长了网络寿命，使得网络安全性得到提高。 （3）随着物联网技术的快速进步，异构传感网得到普遍应用，其安全问题也日益显现。密钥管理方案及其协议的设计是安全性研究的重点。异构传感网的固有特性使得密钥管理研究面临许多新挑战，文中基于椭圆曲线密码算法与对称密码体制提出了NHKM方案，通过使用证书和不重数签名实现对节点公钥的认证，较好地避免了中间人攻击。结果显示N HK M方案与传统的密钥管理方案对比具有更低的资源开销，更高的网络连通性、可扩展性和抗毁性。

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