无线传感器网络密钥管理协议研究.pdf

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1、华中科技大学博士学位论文无线传感器网络密钥管理协议研究姓名：章丽平申请学位级别：博士专业：信息安全指导教师：崔国华20090520 华中科技大学博士学位论文簇结构。然后在此结构上基于椭圆曲线密码体制实施组密钥的协商和分配。该协议充分利用了无线传感器网络的布局特点，使得传感器节点在密钥协商过程中具有低计算开销与低通信开销的优势。基于该协议的设计思想对其进行了扩展，提出了一种基于环状分层结构的组密钥协商协议。该协议采用了环状分层的结构，基于多线性映射进行子组密钥和组密钥的协商，并采用对称密钥算法实施组密钥的安全分发。该协议的这种设计方法较好的解决了在传感器网络中进行密钥协商时

2、所遇到的节点能量受限问题。为了在无线传感器网络中提供节点之间的快速认证，提出了一种基于ID的无线传感器网络密钥分配协议。该协议利用传感器节点的身份标识,采用双线性映射方法在密钥协商过程中同步实现了节点间的身份认证。由于节点间的认证是基于身份标识的，不需要传输公钥证书，从而在增强网络安全性的同时降低了传感器节点的通信开销。为了进一步降低传感器节点的能量消耗，对基于ID的无线传感器网络密钥分配协议进行了改进。基于FFD（安全管理者节点）和RFD（传感器节点）的标准定义以及Perrig等人给出的能量模拟试验（通常传感器节点的通信开销与计算开销相比消耗的能量较多），改进的协议提出

3、将传感器节点上的复杂操作转移到安全管理者节点一方，以降低传感器节点的计算开销，并通过牺牲一定的计算量来换取低通信量，以降低传感器节点总的能量消耗。基于上述思想，改进的协议利用节点的身份标识在密钥协商过程中同步实现了传感器节点与安全管理者节点间的认证，并有效降低了传感器节点的能量消耗，适用于资源受限的无线传感器网络。关键词：无线传感器网络，密钥管理，双线性映射，分层网格，层簇结构II 华中科技大学博士学位论文AbstractRecentadvancementinwirelesscommunicationsandelectronicshasenabledthedevelopm

4、entoflow-costsensornetworks.wirelesssensornetworksmadeupbythenumberofsensornodesareusedtocollectandtransportinformation.Providingsecurityinwirelesssensornetworksischallengingduetoallthecharacteristicsofthesenetworks,suchaslimitationsofpower,computationcapabilityandstorageresources.Asolidk

5、eymanagementframeworkisoneofthemostcrucialtechnologiestoachievingsecureinfrastructureinwirelesssensornetworks.Howeverbecauseoftherestrictedresourcesandlackingofcertificationcenter,theconventionalschemesmaybeimpracticalinwirelesssensornetworks.Manyresearchersdomuchworkonkeymanagementinwire

6、lesssensornetworksandobtaingreatachievement.However,someissuesonkeyagreementinwirelesssensornetworksarenotresolvedeffectively.Itisnecessarytodofurtherresearchontheseissues.Blundoprotocolisafamouspredistributionschemeforwirelesssensornetworks.Asymmetricbivariatepolynomialofdegreetisusedand

7、itssharesaredistributedamongthepartiesinthisschemetoconstructsharedkeys.Inordertoensureresiliencetonodescompromising,thedegreetofthesymmetricbivariatepolynomialusedinBlundoschemeshouldlargeenough.Butthevalueofthedegreetislarger;theconsumptionoftheenergyisbigger.Toso