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分层式无线传感器网络的密钥管理计算机软件与理论专业论文
承诺书
本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致 谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。
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南京航空航天大学硕士学位论文
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分层式无线传感器网络的密钥管理
分层式无线传感器网络的密钥管理
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摘 要
无线传感器网络是由许多低成本、低功耗同时具备信息采集、数据处理以及无线通信能力 的微型传感器节点通过多跳、自组织的方式形成的一种网络结构。正是凭借低成本、多功能及 应用环境不受限制的特性,无线传感器网络自问世以来,得到了各领域的广泛关注,特别是在 军事、监测、医疗等领域更是具备广阔的应用前景。然而随着无线传感器网络技术和应用条件 的日渐成熟,其安全问题得到了人们越来越多的重视。密钥管理作为各种安全机制的基础与核 心,成为无线传感器网络安全的研究热点之一。
本文首先对无线传感器网络及其安全进行了全面的概述,并介绍了无线传感器网络密钥 管理方案的评价标准及其分类。之后介绍了一些典型的密钥管理方案,着重分析了分层式无 线传感器网络中的密钥管理方案,并总结了它们的优点与不足。
针对现有分层式无线传感器网络密钥管理方案的不足,本文提出了一种基于门限秘密分 享的密钥管理方案。此方案在 LEKM 方案的基础上,结合(k, n)门限秘密分享技术,使网络具备 较强的抵抗物理俘获攻击的能力,同时又保证了网络较高的安全连通率以及较低的资源开销。 此外,本文针对密钥的动态管理提出了相应方案,以解决节点的加入、删除和密钥的更新问题。 本文还对门限值 k=n 的方案特例进行了分析,并介绍了其共享密钥的建立过程。理论分析和实 验表明,本文方案以较低的存储、计算和通信开销,获得了较高的网络安全性和安全连通率, 很好地解决了资源消耗同网络安全之间的矛盾。
关键词:分层式无线传感器网络,密钥管理,密钥预分配,门限秘密分享,安全性
ABSTRACT
Wireless sensor networks(WSNs) is a network structure that is formed by a large number of low-cost, low power micro-sensor nodes, which are able to sense around, process data and perform wireless communications in multi-hop, self-organized way. Its low-cost, multi-functional and unrestricted application environment features render its widespread attentions in various fields since its inception, especially broad application prospects in the military, monitoring and medical areas. However, with the improvement in technologies and application conditions of the wireless sensor networks, its security has attracted people’s growing attentions. Key management, as the foundation and core of various security mechanisms, has been one of security research focuses of wireless sensor networks.
This thesis firstly provides an overview on wireless sensor networks and its security, and describes the evaluation criterion of key management scheme and their classification in wireless sensor networks. Then we discuss som
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