基于密钥分配的无线传感器网络安全技术研究

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1、基于密钥分配的无线传感器网络安全技术研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：刘春指导教师：吴玉成教授专业：通信与信息系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二。一三年五月＼Basedonkeydistributioninwirelesssensornetworksecuritytechniques⑧AThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’SDegreeofEngineeringB

2、yT●●LlUCnUnSupervisedby：Prof．WuyuchengSpecialty：CommunicationandinformationsystemCollegeofComunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing，ChinaMay，2013重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要无线传感器网络(WSN)技术尽管目前仍处于初步应用阶段，但已经展现出了非凡的应用价值，随着其相关技术的不断发展和推进，一定会得到更加广泛的应用；相应地，这也对WSN的安全

3、性提出了要求，安全问题必定会成为无线传感器网络广泛应用不可回避的问题。目前，安全问题已经成为无线传感器网络技术从理论走向实际领域的一块绊脚石。从国外这方面来看，虽然已经引起普遍重视，但研究还尚处于初级阶段，无法满足实际应用的要求。鉴于这一背景，本文以此为课题，力求能提供一个安全可靠的网络环境，并为WSN安全问题的解决提供一定的借鉴，最终为WSN技术的应用铺平道路。本论文主要研究了一种基于节点标识符的密钥预分配方案，主要工作如下：①简要阐述了无线传感器网络的关键技术，为无线传感器网络安全需求的分析打下必要的理论基础

4、。②从各个不同的方面重点分析和研究了无线传感器网络的通信安全问题，具体包括论述点到点的通信安全以及广播认证的安全分析，并以此为基础，分别介绍了预共享密钥分配、随机密钥预分配以及扩展的随机密钥预分配三种网络密钥分配方案，阐明了它们各自的性能特点以及在安全方面存在的缺陷。③针对各种网络密钥分配方案在安全方面存在的不足，提出了一种改进的方案，即基于节点标识符的密钥预分配方案。通过仿真和分析表明：该方案与文中前述三种方案相比，最大的优点在于提高了节点的抵御能力。前述三种方案其密钥空间存在过多的冗余信息，一旦节点被俘获，就

5、会造成信息的大量泄漏，因此信息安全度较低；而在基于节点标识符的密钥预分配方案中，每个节点都拥有自己的密钥，都具有独立性，一个节点的被俘并不会影响其他节点，且能够较快地识别出被俘节点并采取相应的保护措施。这样就不会造成信息的大量泄漏，从而增强了网络环境的安全性。④为了验证本文所研究改进方案在实际应用中的效果，将无线传感器网络与城市智能交通管理结合起来，应用基于节点标识符的密钥预分配方案完成对车辆的监控功能。通过理论设计和分析表明，基于节点标识符的密钥预分配方案安全性能良好，具有广泛的应用空间。关键词：无线传感器网络

6、，路由安全，密钥管理，密钥分配，节点标识符重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWirelesssensornetwork(WSN)technology，althoughstillintheinitialstage，buthasshowntheextraordinaryapplicationvalue，withthecontinuousdevelopmentofitsrelatedtechnologyandtheadvance，itwillbemorewidelyused；accordingly，itals

7、oputsforwardrequirementsonthesecurity．Securityproblemswillbecomeunavoidableproblemsinwirelesssensornetwork．Atpresent，thesecurityissuehasbecomeastumblingblocktothewirelesssensornetworktechnologyfromtheorytopracticalfield．Fromabroadinthisaspect，althoughithasbee

8、npaidmoreattention，buttheresearchisstillinitsprimarystage，andisunabletomeettherequirementsofpracticalapplications．Giventhisbackground，inthispaper，westriveforprovidingasafeandhighperforman