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《苏州大学》 2009年
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无线传感器网络密钥管理和广播认证协议的研究

黄海平  
【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSNs)是将计算、通信、传感器3项技术相结合的产物。近年来,随着无线通信技术和电子器件技术的快速发展,使低成本、低功耗、多功能的无线传感器的开发和广泛应用成为可能。这同时也促动了由成百上千微型传感器节点自组织构成的无线传感器网络的应用,主要表现在军事、环境监测、医疗、智能建筑和其他商业领域。 然而,任何大型网络要真正得到大规模的应用,安全问题至关重要。因此,如何保证无线传感器网络的通信安全和信息安全成为一个热点研究话题。无线传感器网络除了具有Ad Hoc网络的移动性、断接性、能源受限等共同特性之外,还具有一些明显的特征:1.网络规模更为庞大,节点数目更多、密度更大,属于大型动态自组网络;2.网络拓扑结构变化快,网络节点容易失效;3.网络节点由电池供电,计算能力、存储能力和通信能力非常有限。这些特点使得无线传感器网络在安全性能上面临更大的挑战,而大多数现有的安全协议和保护机制都无法直接应用于无线传感器网络中。 论文主要从密钥管理和广播认证两个方面对无线传感器网络的安全技术进行了研究。对现有的无线传感器网络主流密钥管理方案依照所依托的密码基础、网络的逻辑结构、网络运行后密钥是否更新和密钥的链接性程度进行了分类,并分别介绍了这四类方案中的一些经典密钥管理方案,同时对这些方案进行了分析比较。在此基础上,基于特定的数据结构——密钥联系表以及基于逻辑网格拓扑结构,设计了两种新型的密钥管理方案,分析了其安全特征,并参照密钥管理的性能需求与逻辑密钥树型方案、SPINs方案等进行了仿真验证比较。 另一方面,论文对现有的广播认证方案进行了归纳,重点讨论应用较为广泛的uTESLA和多级uTESLA广播认证协议及其相关改进方法,在此基础上设计了一种基于父亲树的层簇式结构的广播认证协议HW-uTESLA,在广播认证范围、丢包时延、Hash密钥链的再生构造等方面做出了有益改进。 最后,论文基于面向Agent的WSNs中间件软件技术,利用所提出的方案,设计与实现了中间件软件DisWare的安全管理模块,从而使其在无线传感器网络通信应用中具备加密、认证和密钥管理的基本功能。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP212.9;TN918.82

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 胡文彬;王潜平;;广播认证协议μTESLA分析与改进[J];计算机安全;2011年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 余旺科;无线传感器网络密钥管理方案研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 许静静;无线传感器网络密钥管理和广播认证研究[D];南京理工大学;2011年
2 丛轶姝;无线传感器网络安全与密钥管理技术研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
3 薛兵兵;基于无线传感网络的混合密钥管理机制研究[D];黑龙江大学;2012年
4 董修岗;无线传感器网络密钥管理与更新机制的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周大杰;朱玉霞;杜红;刘锐;;物联网技术在环境监管能力建设中的应用研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2011年
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3 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
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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
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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
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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 左宗乐;多移动Agent动态协作在P2P文件共享中的应用研究[D];安徽工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国瑞;何泾沙;王颖;付颖芳;;无线传感器网络中的安全多部署方案[J];北京工业大学学报;2009年01期
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9 杨庚;程宏兵;;一种有效的无线传感器网络密钥协商方案[J];电子学报;2008年07期
10 赵源超;李道本;;可再生散列链的精巧构造[J];电子与信息学报;2006年09期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王国军;吕婷婷;过敏意;;无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议[J];传感技术学报;2007年07期
2 应必娣;陈惠芳;赵问道;仇佩亮;;低功耗无线传感器网络密钥预分布方案[J];传感技术学报;2007年07期
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【相似文献】
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3 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
4 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
5 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
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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