基于无线传感器网络的加密算法设计与实现

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1、硕士学位论文基于无线传感器网络的加密算法设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFENCRYTIONALGORITHMBASEDONWIRELESSSENSORNETWORKS孙晨添哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP309.7学校代码：10213国际图书分类号：004.62密级：公开工学硕士学位论文基于无线传感器网络的加密算法设计与实现硕士研究生：孙晨添导师：李斌教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP309.7U.D.C:0

2、04.62DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFENCRYTIONALGORITHMBASEDONWIRELESSSENSORNETWORKSCandidate：SunChen-tianSupervisor：Prof.LiBinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnolo

3、gyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)受目前技术所限，存在着电量有限、计算能力弱、通信能力差、易受攻击等问题，而目前已有的加密方法在应用到WSN时均无法有效解决以上问题。针对此情况，本论文根据WSN的特点设计了两种加密算法，两种算法分别适合于对安全性要求不同的WSN布网环境。首先，基于身份的加密（IBE）可以有效简化密钥的产生过程，减少了网络通讯量的同

4、时提升了网络的安全性。本文以基于身份的加密思想为基础，针对WSN设计了一种新体制的无线传感器网络基于身份加密(WIBE)算法。WIBE加密算法避免了传统IBE算法运算过于复杂的问题，同时针对WSN实际运行时存在的不足，在能耗、通信性能、安全性等方面做了针对性的改进。实际布网实验和仿真实验的结果表明，WIBE算法具有能耗较低、安全性高的特点，适合应用在对安全性有较高要求的WSN布网环境。其次，组合公钥（CPK）加密算法在应用到WSN时存在密钥易被窃听、密钥矩阵使用时存在合谋攻击等问题。本文对CPK算法进行了重新设计，提出了无线传感器网络基于组合公钥加密(WCPK)算法。WCPK加

5、密算法具有低能耗的特征。同时WCPK算法改进了CPK算法密钥矩阵的生成和使用过程，提升了密钥矩阵使用的安全性，并能有效抵御密钥窃听攻击。实际布网实验和仿真实验的结果表明，WCPK算法可以在有效降低WSN能耗的同时提供较高的安全性，是一种轻量级加密算法，适合应用于对安全性要求不高、但对布网时间有较高要求的普通WSN布网环境。关键词：无线传感器网络；加密；基于身份加密；基于组合公钥加密-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractBecausethetechnologyofwirelesssensornetworks(WSN)islimited,therearemanypro

6、bleminWSN.Forexample,limitedpower,poorcomputingcapability,easytobeattack,etc.Asaresult,thereisnoalgorithmverysuitableforWSN.Tosolvetheproblem,thispaperputforwardtwoencryptionalgorithm,whicharedesignedforWSN,andcanprovidedifferentsecuritylevel.Firstly,identitybasedencryption(IBE)caneffectivel

7、ysimplifytheprocessofkeygeneration,reducetheamountofcommunication,andenhancethesecurityofWSN.Inthispaper,anewwirelesssensornetworksencryptionalgorithmbasedonWSN(WIBE)isproposed,whichisaccordingtothetheoryofIBE.WIBEiseasytobecomputedwhichavoidthesho