收藏本站
《东北大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无线传感器网络中路由协议及其安全性研究

姚兰  
【摘要】: 随着微处理器、存储器和无线通信技术的发展,出现了体积更小、价格更低的具有感知、运算和通信能力的微型传感节点。由此类节点协同工作,构成的无线传感器网路(Wireless Sensor Networks, WSN),采用自组织的方式,获取、处理被监测区域的若干属性数据,为观察者提供数据查询、统计等服务。无线传感器网络被广泛应用在无人值守区域的数据监测(包括环境保护、森林防火、灾难预测、精细农业等),和军事作战,反恐安全,交通流量控制等领域,关系到人们生产、生活中的重大问题,因此得到学术界的广泛关注。 由于无线传感器网络的节点能量不可再生,通信带宽有限,节点存储和运算能力有限,使得Internet中的网络技术不能被移植到无线传感器网络中;无线自组网在能量供给、节点运算能力等方面与WSN也有本质区别。因此必须为WSN建立新的网络体系结构。目前研究者的研究热点集中在通信协议、安全性与可靠性、测试平台与测试工具、数据管理技术、节点定位与拓扑发现和节点系统等。 WSN体系结构中网络层的主要任务是实现路由技术。无线传感器网络采用多跳路由的数据传输机制。节点能量供应等方面的限制要求路由算法简便、存储信息量小、节点间通信量小等。平面路由协议中的节点地位平等,可以防止瓶颈的产生。分簇路由协议在能耗方面表现突出。由于WSN采用的开放式的无线通信信道和节点的无人监守,使WSN在安全性方面面临很大挑战。其中针对网络层的攻击可以造成信息中断,篡改,部分被隔离或全网死亡等。因此,在研究路由协议的基础上,设计和提出抵御入侵且提供节点认证的安全路由协议十分必要。 本文在介绍了无线传感器网络的基本概念和典型应用的基础上,研究了WSN中的已有路由协议及其安全性,提出了路由协议设计原则,给出了在网络层进行安全性研究的框架。依据框架结构,提出了基于确定度的安全路由协议,它以确定度为依据,选取密钥,动态调整密钥长度和运算复杂度,解决了为不同应用需求提供不同等级安全路由的问题,并在MICAZ无线传感器网络套件上实现了该协议,进行了通信量和能耗分析。在带有入侵检测的安全路由协议中,提出了一个分簇的路由协议。在协议的认证阶段,发动簇内节点,对当选簇头进行分布式地身份验证,降低了对基站的依赖度。NS-2模拟结果表明,此协议在网络连通率,入侵容忍能力、能耗方面均表现良好。在考虑多个QoS指标的前提下,研究并提出了多媒体传感器网络中的安全路由协议。此协议为多媒体传感器节点提供低延迟、高效节能的数据投递服务。在多媒体数据包中加入了伪随机码,以很小的数据冗余和运算开销,保证了多媒体数据的安全性。最后对当前国内外进行无线传感器网络相关问题研究时涉及的仿真、测试手段进行了分析研究,并提出了适合于路由协议研究的测试平台的设计和实现。平台由硬件系统和软件系统两部分组成。自行开发的硬件节点处理器采用ATmega128L,无线收发芯片采用Chipcon公司生产的CC2420,并植入了TinyOS2.0操作系统。软件平台借鉴了中科院软件所的WTS2.0系统。测试平台解决了在模拟环境中因模型简化、缺少突发情况造成的数据偏差问题。为今后的路由协议研究工作提供了先进的测试环境。 上述协议和算法以无线传感器网络中路由协议的节能性和安全性为出发点,结合了密码技术、路由发现技术和伪随机码技术等,在网络层的安全框架内占有重要地位。本文通过实验,对文中提出算法和协议的能耗、网络连通率、对入侵的抵御能力等指标进行了测试,并对实验结果进行了分析和评价。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP212.9;TN915.04

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 赵海;程大伟;孙佩刚;张希元;;基于矩法估计量的无线传感器网络路由度量[J];东北大学学报(自然科学版);2008年03期
2 李建中;高宏;;无线传感器网络的研究进展[J];计算机研究与发展;2008年01期
3 郎为民;杨宗凯;吴世忠;谭运猛;;无线传感器网络安全研究[J];计算机科学;2005年05期
4 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期
5 黄玉;王剑;;无线传感器网络中的能量分布[J];山东大学学报(工学版);2006年06期
6 于海斌,曾鹏,王忠锋,梁英,尚志军;分布式无线传感器网络通信协议研究[J];通信学报;2004年10期
7 江贺;刘文杰;张宪超;;无线传感器网络路由协议研究进展[J];小型微型计算机系统;2007年04期
8 郑燕飞;李晖;陈克非;;无线传感器网络的安全性研究进展[J];信息与控制;2006年02期
9 ;A survey on routing in wireless sensor networks[J];Progress in Natural Science;2007年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王睿;无线传感器网络的密钥分配策略研究[D];山东大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦大力;唐颖;;无线传感器网络的安全性研究[J];安防科技;2006年06期
2 赵娟;张伯虎;李旭霞;;无线传感器网络基于分簇路由的火灾探测[J];安防科技;2007年01期
3 何文德;杨凤年;刘光灿;;无线传感器网络在文物保护中的应用[J];安防科技;2007年07期
4 刘海波;邹涛;翁哲;;无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用[J];安防科技;2009年09期
5 霍军;刘建平;;无线传感器网络在武警部队的应用[J];安防科技;2010年03期
6 张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;;WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期
7 林丽萍;;无线传感器网络节点的研究与应用[J];安徽职业技术学院学报;2010年04期
8 叶青;周鸣争;;基于“基站”通信原理的无线传感器网络认证技术[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年02期
9 余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;;无线传感器网络在现代农业中的应用[J];安徽农业科学;2010年04期
10 余华;吕宁波;;基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究[J];安徽农业科学;2010年32期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张维勇;张芬;马学森;;基于IEEE802.15.4的一种分簇算法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 曾明;胥布工;;基于分层的传感器网络自组织拓扑控制算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘增力;李雯霏;龙华;朵琳;;能量相关DSR协议OPNET仿真及性能分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 罗旭;柴利;杨君;;无线传感器网络TTSL迭代定位算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 易军;黄河;李太福;;基于DPSO的无线传感器网络QOS路由算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 何坚;方康玲;李晓卉;韩维;;基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 陈传友;张在琛;;基于ADF7020-1的无线收发模块的设计与实现[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
10 李坚;陈祥光;刘春涛;冼南宝;;TeeChart在WSN信息管理系统中的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张晋;无线传感器网络覆盖控制算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
4 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
5 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
6 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年
7 张书奎;无线传感器网络中信息分发的可靠性研究[D];苏州大学;2010年
8 刘昕;基于无线传感器网络的目标跟踪系统中的算法研究[D];华中科技大学;2010年
9 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
10 高艺;能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
3 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年
4 骆科学;基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 韩蕾;K重覆盖算法在WSN最大支持路径中的研究[D];长春理工大学;2010年
6 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年
7 闭启礼;水文传感器网络部署优化研究[D];郑州大学;2010年
8 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年
9 张磊;基于无线传感器网络的实验管理系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年
10 刘兰涛;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周贤伟,郑如鹏,覃伯平;无线传感器网络的差错控制技术研究[J];传感器技术;2005年11期
2 张希元;赵海;孙佩刚;罗玎玎;;WebitOS内核的实现机制及性能分析[J];东北大学学报;2006年04期
3 叶驰,孙利民,廖勇;传感器网络的能量管理[J];计算机工程与应用;2004年08期
4 张桢萍,许力,叶阿勇;移动Ad Hoc网络中的组密钥管理策略[J];计算机应用;2005年12期
5 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期
6 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期
7 王福豹,史龙,任丰原;无线传感器网络中的自身定位系统和算法[J];软件学报;2005年05期
8 李建中,郭龙江,张冬冬,王伟平;数据流上的预测聚集查询处理算法[J];软件学报;2005年07期
9 王伟平;李建中;张冬冬;郭龙江;;基于滑动窗口的数据流连续J-A查询的处理方法[J];软件学报;2006年04期
10 郭龙江;李建中;李贵林;;无线传感器网络环境下时-空查询处理方法[J];软件学报;2006年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 汤燕;传感器网络密钥预分配方案的组合论研究[D];湖南师范大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙利民;叶驰;廖勇;;传感器网络的路由机制[J];计算机科学;2004年03期
2 姚向华;韩九强;;传感器网络中的传感器配置问题研究[J];信息与控制;2006年02期
3 陈红;肖军;苏洁;;基于DSP的动态传感器网络实验平台的设计和开发[J];信息与控制;2006年02期
4 刘媛;邴志刚;;基于RFID的智能仓储管理系统的研发[J];天津工程师范学院学报;2006年03期
5 李凯;;无线传感器网络协议与研究[J];中国科技信息;2007年04期
6 王日俊;刘峰;凌国宇;周金龙;;浅谈传感器的发展[J];甘肃科技纵横;2007年03期
7 丰少伟;彭鹏菲;程远国;;传感器网络的数据查询处理技术研究[J];舰船电子工程;2008年01期
8 肖德琴;冯健昭;周权;杨波;;基于高斯分布的传感器网络信誉模型[J];通信学报;2008年03期
9 张玲玉;张玉峰;李凤霞;李丽敏;;用于智能交通系统的无线传感器网络[J];硅谷;2009年15期
10 胡博;沈军;;空降作战中传感器网络需求分析[J];国防科技;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的聚集算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
2 解婷婷;樊小泊;陈红;;传感器网络中基于动态线路的连续查询处理[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2006年
3 程时端;;传感器网络[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2004年年会论文集[C];2004年
4 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的区域连接算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
5 姚剑波;;无线Mesh传感器网络中的位置隐私[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(上册)[C];2009年
6 纪守领;李金宝;;基于公共子树缓存的传感器网络查询技术研究[A];第26届中国数据库学术会议论文集(B辑)[C];2009年
7 曾加;慕春棣;胡建斌;;基于博弈论的传感器网络能量平衡路由[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 张和生;潘成;杨军;贾利民;董宏辉;梁玉庆;梁乙朝;;一种面向交通状态获取传感器网络体系结构的设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 房栋;李宇;尹力;黄海宁;;水声传感器网络MAC协议研究与实现[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨志杰;物联网两项行业标准正式立项[N];中国建设报;2010年
2 布轩;传感器网络标准工作组在北京成立[N];中国电子报;2009年
3 许泳;传感器网络将与互联网融合[N];计算机世界;2007年
4 记者 过国忠 通讯员 王楠;传感器网络SoC芯片制成[N];科技日报;2010年
5 ;中国首台IPv6微型传感路由器诞生[N];网络世界;2006年
6 记者 过国忠;我国传感网首批6项标准发布[N];科技日报;2011年
7 本报记者 吴磊;物联网关键技术亟待突破[N];通信产业报;2009年
8 工业和信息化部 通信科技委委员 侯自强;物联网仅仅才开始[N];计算机世界;2009年
9 本报记者 韩义雷 过国忠;无锡加快建设物联网“感知中国”中心[N];科技日报;2009年
10 通讯员  张兰 记者  赵凤华;我国研制出首套IPv6微型传感路由器[N];科技日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
2 王越超;中高速传感器网络服务质量保障关键技术研究[D];广东工业大学;2012年
3 张可;无线移动自组织及传感器网络中若干问题的研究[D];电子科技大学;2010年
4 匡哲君;无线传感器网络节能策略的研究[D];吉林大学;2014年
5 吴晓培;传感器网络的部署以及节能研究[D];电子科技大学;2012年
6 易叶青;传感器网络中基于数字水印的安全数据收集机制[D];湖南大学;2011年
7 张晓丽;光纤结构健康监测系统及其传感器网络可靠性研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 郜帅;移动传感器网络高效数据收集机制研究[D];北京交通大学;2010年
9 崔筱宁;基于传感器网络的扩散型事件监测技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 解文斌;面向监测应用的传感器网络关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘斌;跨层优化技术在传感器网络中的研究与应用[D];太原理工大学;2011年
2 李白莉;改进DV-Hop算法在随机传感器网络中的应用研究[D];太原科技大学;2011年
3 刘广;基于NS2的无线多媒体传感器网络多路径路由算法仿真与实现[D];陕西师范大学;2010年
4 沈昊为;传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法研究[D];湖南大学;2010年
5 彭蓓雷;基于低时延和区分服务的中高速传感器网络QoS保证MAC协议研究[D];广东工业大学;2011年
6 沈卓;基于虚拟MIMO的无线温室测控系统传感器网络结构研究[D];江苏大学;2010年
7 王岩;基于流场守恒律模型的传感器网络路由技术研究[D];南京理工大学;2010年
8 王肯生;电力载波传感器网络路由算法的研究[D];中国石油大学;2010年
9 何鎏;基于嵌入式系统和现场总线的多参量传感器网络研究[D];上海交通大学;2011年
10 张军;非均匀无线多媒体传感器网络路由算法及其仿真与研究[D];陕西师范大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026