基于整数取模的无线传感器网络密钥管理机制的研究

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1、基于整数取模的无线传感器网络密钥管理机制的研究赵慎2016年1月中图分类号：TP309.2UDC分类号：004.62基于整数取模的无线传感器网络密钥管理机制的研究作者姓名赵慎学院名称计算机学院指导教师郑军副教授答辩委员会主席刘玉树教授申请学位工学硕士学科专业计算机科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月TheResearchofKeyManagementSchemeforWirelessSensorNetworksBasedonIntegerModeCandidateName：Sh

2、enZhaoSchoolorDepartment:ComputerScienceFacultyMentor:Ass.Prof.JunZhengChair,ThesisCommittee：Prof.YuShuLiuDegreeApplied:MasterofComputerScienceMajor：ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重

3、声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要无线传感器网络在军事、环境以及医疗等领域扮演着愈来愈重要的角色，然而由于应用的保密性需求，确保传感器节点通信的安全性成为整个无线传

4、感器网络设计的重要问题。密钥是确保任何主体之间完整、安全通信的重要手段，因此密钥管理机制则成为无线传感器网络设计的重中之重。由于无线传感器节点在计算能力，电量供应和内存空间等方面存在诸多限制，因此需要基于传统加密算法，重新设计密钥管理协议，保证在资源有限的情况下，高效地完成整个网络会话密钥的管理。本文结合无线传感器网络自身特点与实际应用需求，提出基于整数模运算和连通图理论的密钥管理机制。该机制主要包括以下几个部分：1.整数池的生成与整数的预分配，该整数主要用于取模运算，使得具有相同余数的传感器节点之间

5、可以构建会话密钥；2.传感器节点之间构建会话密钥，如果两个传感器节点之间具有相同的余数，则分别生成随机的大整数，双方传感器节点通过对两个随机数进行异或运算生成彼此之间的会话密钥；3.构建安全的会话路径，彼此之间没有会话密钥或通信距离无法到达的传感器节点可以通过安全的会话路径进行通信；4.传感器节点的动态删除与加入，一旦传感器网络发现某节点被敌方破解，则整个网络迅速删除该节点，同时网络可以随时动态加入新的传感器节点；通过具体数据分析和安全性分析可知，该机制可以有效提高无线传感器网络的可靠性（当有传感器节

6、点被敌人破解时）；减少传感器节点的存储需求以及节点之间构建会话密钥时的通信负载。关键词：无线传感器网络密钥管理密钥构建连通图整数取模I北京理工大学硕士学位论文AbstractWirelessSensorNetworksaremoreandmoreimportantinlotsoffields,suchasmilitaryandenvironment.Duetotheneedofsecurity,ensuringthesecurityofcommunicationbetweensensornodesbe

7、comesthemajorproblem.Thekeyisthemostimportantmeanswhichensurestheintegrityandsecurityofcommunication,thereforekeymanagementschemeisextremelyimportantinthedesignofWirelessSensorNetworks.Becauseoftheconstraintofsensornodesinenergypowering,storagecapacitya

8、ndcomputingpower,forperformingthemanagementofcommunicationskeys,wehavetoredesignthekeymanagementscheme,basedontraditionalencryptionalgorithm.Inthispaper,basedonthecharacteristicsofWirelessSensorNetworksandthepracticalapplication,