无线传感器网络钥管理方案的研究.pdf

f晚lj学f≯论义 摘 要 传感器节点具有低成本、低能耗、多功能等特点。通常，大量被部署在目标 区域的传感器节点能通过自组织方式形成无线传感网络。无线传感网络可有效收 集被部署区域的信息，加之其低廉的成本获得了广泛的应用，如监测环境数据， 测量交通流量，探测敌军行军路线。但无线传感网络有着收集敏感数据或被部署 在敌对区域的需要，那么保障无线传感网络的安全显得极其重要。 然而，无线传感网络受到诸多限制，如受限的节点资源、使用不安全的无线 通信信道、无人监管且容易遭受物理捕获，这些限制使得安全问题成为了无线传 感网络中的难题。密钥管理作为其实现安全的核心问题，已经成为当前的研究热 点。因此，提出适合无线传感网络的密钥管理方案将有着重要的意义。本文的研 究基于无线传感网络中的密钥管理方案，主要内容包括以下几个方面： 首先，文章从对无线传感网络密钥管理方案的现状进行分析，并在以往研究 的基础上对现有密钥管理方案进行综述。综述内容包括对现有密钥管理方案的分 类，对典型密钥管理方案的描述及比较，以及总结各类方案的优劣。 其次，文章提出一种利用鸽巢原理和哈希函数的随机密钥预分发方案。该方 案具有密钥预分发和对密钥建立两个阶段，其中第一个阶段能保证邻居节点间存 在共享密钥，第二个阶段则能确保邻居节点间建立独一无二的对密钥。与现有的 典型方案相比，提出的方案能支持更大的网络规模，实现邻居节点间的全连通性 以及强抗毁性。 最后，文章提出一种基于异构传感网络的密钥管理方案。该方案使用对称密 钥预分发和Rabin公钥密码学方案，在簇头节点间、簇头节点与其成员节点以及 成员节点间建立对密钥，从而实现安全通信。与类似方案相比，分析结果表明提 出的方案不需要对任何预部署信息进行假设，提出的方案具有更好的抗毁性和较 少的计算开销，并且在存储开销上有着显著优势。 关键字：安全；无线传感网络；异构传感网络；密钥预分发：公钥密码学 无线1专感器网络脊钐J管理方巢的研究 Abstract Senosor nodesarecharacteristicoflow—cost， andmultif．unctlon． low‘power of f．orma sensornode in locationcan Generally，largequantities deployedtarget wirelesssensor and tothelowcostsolutions network(WSN)byseIf-organizing．Due theconVenienceof are extensiVe collectinginformation，WSNs gaining application． ButWSNs interactsensitiVedataor inhostileunattended frequentlywith operate isVitalthatthese inWSNsareconcerned． enVironments，it securityproblems suf．ferfrom HoweVer，WSNs