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《西安电子科技大学》 2010年
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无线传感器网络信任管理机制研究

刘思伯  
【摘要】: 无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点通过无线自组织的方式形成的网络系统。在无线传感器网络中,节点具有能量受限、容易被捕获等特点,所以无线传感器网络除了会受到传统的攻击外,还会受到一些新型的攻击。例如,被捕获的节点产生并传输合法的恶意数据,或是节点自身故障产生错误数据等。单纯依靠加密和认证技术是无法解决无线传感器网络所遇到的这些新安全问题的。 为了解决无线传感器网络的安全问题,本文借鉴信任这一概念,在无线传感器网络中设计了一个基于身份的分布式信任管理机制。该机制融合了密码学和统计学相关领域的知识,在每一个传感器节点中都增加一个根据节点的行为和邻居节点的推荐来专门计算和管理周围节点信誉的机制。所有节点在通信之前,都要向其周围的邻居节点查询下一跳节点的信誉信息,并结合自身的信任情况利用高斯分布的性质来计算并更新下一跳节点的信任值,然后根据应用对信任的具体要求来决定是否和一个节点通信,最后,通过监督模块来监督下一跳节点的行为。期间所有的通信信息的安全和认证都是通过基于身份的公钥密码体制实现的。如此便可以根据节点的行为及时识别被俘节点和故障节点并将其隔离出网络,从而建立起了一个相对安全的,可以信赖的无线传感器网络,避免了上述的安全问题和一些常见的攻击,保证了无线传感器的各种应用的安全实施。 本文给出了信任管理机制的框架结构,具体通信过程和计算模型以及各个模块的工作过程,并针对攻击与现有信任管理机制进行仿真对比分析。在本文中节点间通过基于身份的公钥密码体制进行加密与认证,因此,节点间不需要交换大量的信息和进行大量的计算,就可以保证信誉信息的可靠性和可认证性,降低无线传感器网络中信誉计算的复杂性,提高无线传感器网络信任体系通信的安全性。本文解决了节点信任的初始化问题,使节点在建立网络初期具有相同的信誉,通过更新节点信誉建立信任通信网络,具有实际的可操作性。本文的信任管理结构和信任网络符合无线传感器网络的特点,具有实际可用性,解决了源节点和目的节点距离多跳情况下在信任网络上通信的问题,可以满足较大规模自组织网络应用,具有现实的可操作性和可行性。
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