基于组合公钥的wsn密钥管理方案的研究

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1、基于组合公钥的WSN密钥管理方案的研究陈志福2016年1月中图分类号：TP309.2UDC分类号：004.62基于组合公钥的WSN密钥管理方案的研究作者姓名陈志福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ResearchonCPK-BasedKeyManagementSchemeinWirelessSensorNetworksCandidateName:ZhifuChenSchoolorDepartment:Computer

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

3、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近年来，无线传感器网络（WSN,WirelessSensorNetworks）发展非常迅速，已经广泛应用到社会各个领域，是国内外研究的一个热点。无线传感器网络是一个开放的网络，多数情况会被部署到条件恶劣的环境，容易遭受各种类型的网络攻击，节点容易被捕获或篡

4、改，保证网络安全是无线传感器网络发挥其作用的前提，因此无线传感器网络中需要一个安全高效的密钥管理方案来建立节点之间的会话密钥。通常，为了节约成本和控制节点体积，无线传感器网络的节点具有电池能源与存储空间有限、通信能力与计算能力弱的特点，这给无线传感器网络中的密钥管理方案的设计增加了难度，不仅要求所设计的方案有较小复杂性，占用较少资源，还必须保证网络的安全性与可靠性，因此传统的密钥管理方案无法直接应用到无线传感器网络中。本文根据传感器网络节点的特点，在解椭圆曲线离散对数问题困难性的前提下，提出了一种基于组合公钥技术的无线传感器网络密

5、钥管理方案，并详细描述了方案采用的网络模型和网络部署前的初始化、密钥协商、密钥更新以及网络动态扩展等过程。本文方案以少量矩阵元素组合出大量的密钥，大大缓解了节点存储空间受限与大量密钥存储需求之间的矛盾。分析与对比结果表明本文方案具有较强的安全性，可以抵抗共谋攻击、消息重放攻击、拒绝服务攻击等无线传感器网络常见攻击，同时在网络连通率、存储效率、网络通信量、计算开销等方面相对于传统方案有较大优势，可以应用于大型分布式无线传感器网络。关键词：无线传感器网络；密钥管理；组合公钥；椭圆曲线密码体制；合谋攻击I北京理工大学硕士学位论文Abst

6、ractInrecentyears,therapiddevelopmentandwideapplicationofWSN(WirelessSensorNetworks)invariousfieldsofthesociety,makesitaresearchhotspotathomeandabroad.Wirelesssensornetworkisanopennetwork,whichisoftendeployedtotheharshenvironment.Itiseasytosufferfromvarioustypesofnetw

7、orkattacks.Thesensornodescaneasilybecapturedortampered.Ensuringnetworksecurityisaprerequisiteforwirelesssensornetworkstoplayitsrole.Therefore,it’snecessarytodesignasecureandefficientkeymanagementschemeforWSNtoestablishsessionkeysbetweensensornodes.Generally,inordertos

8、avecostandcontrolthenodesize,nodesinsensornetworkstypicallyhavecharacteristicsoflimitedbatteryenergy,weakstoragecapacity,low