无线传感器网络中安全机制设计与实现

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1、分类号密级注1UDC学位论文无线传感器网络中安全机制设计与实现（题名和副题名）秦智（作者姓名）指导教师冯钢教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2014.5.12论文答辩日期2014.5.28学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月29日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONSECURITYMECHANISMINWIRELESSSENSORNETWORKSMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectroni

2、cScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemAuthor:ZhiQinAdvisor:GangFengSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证

3、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要无线传感器网络是当前国际上备受关注的热点研究领域。随着近几年无线通信、片上

4、系统、嵌入式系统技术的快速发展，无线传感器网络正在从理论走向现实，并为人与物，物与物的通信带来了重大变革。然而，由于无线传感器网络一般部署在无人值守的恶劣环境中，容易受到攻击节点入侵，并且网络节点计算能力低、能量受限，无法运行复杂的安全算法，所以无法有效保护网络安全并造成敏感数据的泄露。安全问题成为无线传感器网络在现实生活中推广应用的重要制约因素。本文针对无线传感器网络中面临的安全挑战进行了研究，重点研究了三个方面的问题：由于在无线传感器网络容易受到外来攻击节点入侵，并且网络拓扑动态变化，我们希望通过信任评估为节点提供可接受的安全信任机制。分析

5、了现有评估机制存在的缺陷，提出了利用数据汇聚节点在网络中的中心作用以及拓扑结构特点来优化信任评估的方案，并给出了信任维度的组成以及多维度结果到评估值的聚合方式。通过数学建模分析和仿真验证，表明本文提出的信任评估方案能够有效对正常节点和有异常行为的攻击节点进行区分，并降低了信任评估算法对节点的能量消耗。考虑到无线传感器网络特殊的应用场景，节点数据来源信息的泄露会造成严重的安全问题，本文提出了一种结合背包体制的数据源隐私保护机制。方案以一定的网络时延和加密解密运算为代价，去除了节点发送的数据包在转发时存在的时间相关性和数据相关性，能够有效的防止攻击

6、节点对数据来源进行追踪。通过仿真实验，分析了本方案的安全性能和节点能耗性能。最后，本文探讨了数据源隐私安全算法在无线传感器操作系统Contiki中的实现机制。通过分析系统编程接口和函数接口，实现了系统的算法处理进程，成功将基于背包机制隐私保护方案在Contiki中实现。然后进行了交叉编译和硬件移植，并通过硬件节点提供的串口输出结果分析了节点的通信情况和安全算法运行情况。关键词：无线传感器网络，信任管理，数据源隐私，背包体制IABSTRACTABSTRACTWirelesssensornetworkisaninternationalconcern

7、andahotresearchfield.Intherecentyears,withthedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,systemonchiptechnologyandembeddedsystemstechnology,wirelesssensornetworksaremovingfromtheorytoreality,andbroughtsignificantchangestothecommunicationbetweenhumanandobjects,objectsandobje

8、cts.However,aswirelesssensornetworksaregenerallydeployedinunattendedharshen