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无线体域网的安全与隐私保护策略研究

高鹏  
【摘要】:无线体域网是一种以人体为中心,由多种布置在人体周围表皮或者内嵌入人体体内的不同功能传感器组成的无线链路通信网络。无线体域网既是无线传感器网络的延伸与分支,也是物联网的一种实际应用模式。不同类型的传感器节点既可以感知采集人体的重要生理数据信息,也可以根据实际需要收集人体周围的环境信息,再发送到移动智能设备、基站或者直接存储在计算机服务终端上,终端服务设备则根据不同应用需求进行相关的信息分析处理。无线体域网涉及到多种学科技术的融合,包括无线通信技术,分布式计算技术,嵌入式计算技术,数据融合过滤技术,异构网络融合和网络拓扑技术等。目前无线体域网在医疗卫生、紧急救护、智能家居、国防军事、娱乐、定位追踪等领域具有广泛的应用前景。在2011年12月,无线体域网的标准IEEE802.15.6问世,该标准规范了无线体域网物理层,链路层和网络层的技术要求,首次强调了网络安全问题在无线体域网中的研究意义和技术要求,使得无线体域网的研究逐渐走向标准化和规范化。 由于人体姿态的运动变化性,传感器节点的能力有限性,无线传感器网络中的各项安全技术不能直接移植到无线体域网的应用中。由于无线体域网收集到的数据大部分都是与用户个人有关的信息,在实际的应用部署过程中必然会面临严重的敏感隐私数据泄露或者被恶意篡改的风险。无线体域网中安全和隐私保护成为无线体域网的研究热点和趋势。本文旨在通过对无线体域网隐私保护的特点提出不同方面的隐私保护技术的分析和比较,再根据不同的无线体域网安全策略,提出一种基于Shamir门限秘密共享与秘密重构的无线体域网安全策略方案。 首先,根据无线体域网中的安全和隐私保护面临的主要问题和挑战,以及无线体域网的网络特点,从数据信息隐私保护和环境信息隐私保护两个角度,对现有的研究成果进行了分类阐述,介绍了攻击模型和安全目标,说明每一类的关键实现技术,并总结、分析和比较各技术间的主要优缺点,同时根据每一类的应用需求,分别提出未来可能的发展趋势和研究方向。其次,根据无线体域网的安全特性的需求,将隐私保护技术和安全技术互相结合,以及根据无线体域网的机密性,可用性,可靠性,抗抵赖性,完整性等安全目的,并且按照标准IEEE802.15.6国际标准所设定的安全级别,提出一种基于Shamir门限秘密共享和秘密重构与对称加密算法结合的安全策略方案。通过分析过程,完整性检测以及是否可以明确信息满足网络安全性,并且抵御传输过程中的各项攻击来说明该策略的可行性与安全性。再次,利用温度传感器,震动传感器,脉搏传感器以及Arduino开发板,实现该体域网安全隐私保护策略方法。最后,对无线体域网的发展前景和应用进行展望,隐私保护和安全问题在无线体域网中具有重要意义和重大的研究前景,本文具有一定的理论意义和参考价值。


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