基于LEACH协议的无线传感器网络路由算法及密钥管理研究.pdf

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1、学校代号：10532学密号：G07100071级：普通ALEACHbasedroutealgorithmandkeymanagementforwirelesssensornetworksby鞭臌GHaitaoB·E·(ChangshaUniversityofScience&Technology)thesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterafEngineeringComputerApplicationTechnologyin

2、theGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorWURenyongSeniorEngineerLIUGuiqingMay2011j湖南大学学位论文原创性声明明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：彤日期．州『年，月够日学位论文版权使用授权书本学位论文

3、作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意．学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于·1．保密口，在一年解密后适用本授权书。2．不保密瓯(请在以上相应方框内打’’√”)作者签名：导师签名：／f批彰白1椭日期：加77年r月纠日日期：沙JJ年歹月罐日基于LEACH协议的无线传感器网络路由算法及密钥管理研究摘要无线传感器网络(WirelessSe

4、nsorNetworks，简称WSNs)作为一种新的信息获取方式和处理模式，目前已广泛应用于军事国防、工农业、城市管理、环境监测、危险区域远程控制等许多领域，引起了学术界和工业界的高度重视。由于无线传感器网络具有区别于传统网络的特点，如节点能量、计算能力严格受限，并且与应用高度相关等原因，使得已提出的大量路由协议不能直接用于无线传感器网络，而成为当前研究的热点之一。目前，适用于无线传感器网络的路由协议较多，从无线传感器网络结构上划分，可分成平面路由协议和分层路由协议。在分层路由协议中，传感器节点划分为若干个簇。簇头节点不仅要

5、承担感知数据的任务，还要负责接收簇内普通节点的数据传输和融合，另外还要负责相邻簇头的数据转发工作，容易产生“热点’’问题。本文首先介绍了无线传感器网络，并比较分析总结了几种典型的分层路由协议的路由机制，同时从路由安全的角度，概述了无线传感器网络路由协议中常见的攻击类型，并对其安全性进行了分析。接着，根据LEACH分簇路由协议的优缺点，从簇头选择和数据传输两个方面出发，提出了在源节点和目的节点之间建立一种新的基于节点空闲度和剩余能量的路由改进算法。新算法根据路径上节点的通信能量消耗以及节点的负载情况，进行路由选择，有效的减少了

6、LEACH路由协议中的能量消耗，使得数据传输均衡消耗整个网络的能量，延长整个网络的生存期。通过论证和仿真实验表明，改进后的LEACH协议，有效地降低了节点能耗，增加了节点的存活率，延长了网络的生命周期。最后，针对LEACH协议的成簇阶段，簇头节点和成员节点通信过程没有任何安全验证过程，提出一个合适的密钥管理方案。关键词：无线传感器网络；LEACH；能量；路由；密钥IIAbstractWirelesssensornetworksisanewmodeofinformationacquisltlonand．processingme

7、thods，hasbeenwidelyusedinmilitary，industrial，agricultural'urbanmanagement，environmentalmonitoring，hazardousareaandmanyotherfields,ithas．·attractedgreatattentionbyacademiaandindustry．Sincewirelesssensornetworkshavecharacteristicsdifferentfromtraditionalnetworks，such

8、asnodeenergY，computingpowetstrictlylimited，andhighlycorrelatedwiththe‘applicatlonsandotherreasons，makingalargenumberofroutingprotocolshavebeenpro