基于非对称密码体制的无线传感器网络密钥管理研究

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1、隶。初．大·磐硕士学位论文万方数据基于非对称密码体制的无线传感器网络密钥管理研究研究生姓名：韭堑垃导师姓名：塞生丞万方数据RESEARCHoNTHEKEYMANAGEMENTBASED0

2、NASYMMETRICCRYPTOGRAPHYFORWIRELESSSENSORNETWORKSIIIIIIIIIIIIIIIIIY2781754AThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGXin—shuaiSupervisedbyQIN

3、Zhong-yuanSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch，2015万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，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，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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了谢意。研究生签名：弓长新少护日期：加心．3．f／东南大

4、学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生虢撕忡师繇参j}己吼驯路，，万方数据摘要随着无线传感器网络的高速发展与广泛应用，其网络安全问题显得日益突出。而在无线传感器网络的众多安全领域中，密钥管理是确保网络安全

5、通信、安全路由的关键技术。在现有的众多的密钥管理方案中，基于对称加密体系的方案居多。但是这类方案并不能满足传感器网络在军事等应用场景下的高安全要求。而非对称类密钥管理方案在近年的研究当中表明可在传感器节点中运行，且可满足网络较高的安全需求。本文对无线传感器网络中的基于非对称密码体系的密钥管理技术进行了深入研究，以期设计出更加适合无线传感器网络的密钥管理方案。本文所做的主要工作有：l、对无线传感器网络概况进行了研究概述，之后对无线传感器网络领域中经典的密钥管理方案进行了对比分析，介绍了椭圆曲线密码算法和基于身份的密码算法。2、在总结现有方案优劣势的

6、基础上，本文提出了一种基于身份密码体系的高效的密钥管理方案。该方案不仅能够实现公钥的合法性验证，避免了通过认证中心复杂的认证过程；同时通过采用Bloomfilter技术节省了大量的存储空间；并且采用基于身份密码技术来实现密钥协商，在节约了计算和通信开销的同时提高了密钥分配过程的安全性。‘3、本文在LEACH协议的基础上提出了一种新的基于椭圆曲线的密钥管理方案，采用了EllipticCurvePaillierEncryption(ECPE)的椭圆曲线加密方法，并结合自平衡二叉查找树(A：VL树)存储节点的ID和公钥值。该方案可使用较少的密钥实现更高

7、的安全性，并能够大幅减少搜索时问，提高系统效率，减少能量消耗。且该方案具有较强的可扩展性，允许节点的添加及删除，并通过定期的密钥更新，进一步提高了网络的安全性。4、使用仿真工具对所提方案进行了系统仿真，并在存储开销、计算开销和通信开销等方面与已有方案进行了对比分析。关键词：无线传感器网络，密钥管理，基于身份的密码体系，基于ECC的密码体系万方数据万方数据垒!里!垒旦ABSTRACTWiththehighspeedandwidespreaddevelopmentofWSNs．itssecurityissueshavedrawnintensiveat

8、tentionfromboththeacademiaandindustrysociety．IntlleresearchareaofWsNsecurity,keymanagementisakeytechniqueforprovidingsecurityforcommunicationandroutinginWSNs．Amongvariouskeymanagementschemes，theschemebasedonsymmetriccryptographyismostpopular．However,thismethodcannotmeetthehi曲

9、requirementinmilitaryapplications．Ontheotherhand．recentlytheasymmetr