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新型物联网安全防护及服务优化关键技术研究

郭龙华  
【摘要】:物联网(Internet of Things,IoT)把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换,以实现智能化识别和管理。随着技术和产业的不断成熟,物联网标准化体系框架已基本建立,所涉及到的关键技术相关标准逐步聚焦,并得到了快速推进和强力支持。与此同时,新型通信网络技术已成为物联网变革的重要驱动因素之一,在学术界和产业界受到了极大的关注。随着节点数量不断增长,平台收集和汇聚了海量物联网数据信息。大数据的应用价值逐步提升,并在物联网中有效地优化和提升了服务质量。新型物联网呈现出标准化、与新型通信网络相结合、大数据化等发展趋势。应用层支撑平台多样,不同平台间安全策略均相互独立,缺乏统一的安全防护体系和协同防护机制;网络层处于多种通信网络叠加的开放且复杂网络环境中,多源异构网络的跨域安全防护易受到网络攻击;感知层传感器节点众多,部分节点功能简单,携带能量较少,节点无法采用复杂的安全防护技术以抵御外部的安全攻击。因此,新型物联网亟需可靠的安全防护。另一方面,物联网与传统行业、个人消费领域等不断融合,涌现出丰富的服务和应用。随着物联网节点数量和数据规模快速增长,对网络性能和服务质量提出了更高要求。因此,新型物联网需要进行网络服务优化和应用服务优化。本学位论文针对这些需求展开研究,文章主要工作和贡献总结如下:1)针对ISO/IEC/IEEE 21451标准下的物联网提出了一种通信安全防护机制,对该标准下所涉及到的通信协议进行了安全加固,并通过轻量的加密算法传递时间戳信息,为ISO/IEC/IEEE 21451传感器网络通信提供可靠精确的时间同步支持。2)提出了一种面向信息中心网络的物联网安全防护和网络服务优化机制。以智能电网为典型案例,提出了信息中心网络在物联网中的演进方案。其次,提出了一种信息中心网络下的物联网的网络服务优化机制。利用物联网用户的社交关系预测物联网节点的内容请求,根据预测结果优化网络中的内容缓存,提升网络性能。3)提出了一种大数据环境下的物联网数据安全和应用服务优化机制。以基于物联网的共享出行平台为典型案例,提出了针对大数据环境的节点安全认证、安全数据收集、安全存储等机制。其次,利用大数据对车辆和用户之间的满意度进行预测,根据预测结果优化平台应用服务。4)提出了一种物联网信任评价机制,并针对可能存在的共谋攻击提出了安全防护措施。提出了基于可疑行为的安全评估算法,得到直接信任。针对间接信任中可能存在的共谋攻击,提出了两种抵御共谋攻击的算法,得到间接信任。


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