无线传感器网络安全及组密钥管理技术研究

【摘要】无线传感器网络是在计算机网络、传感器技术和无线通信技术等不断进步的前提下，逐步发展和壮大起来的。它是由大量传感器节点组成，通过飞机播撒或人工安置等方式部署在特定区域内，采用无线通信的方式快速自组织形成的一个多跳网络系统。该网络以数据为中心，根据需要通过协作的方式实时地监测、感知和采集特定覆盖网络区域内的具体信息，并对这些信息进行处理和发送，从而使用户得到详尽而准确的数据。组播通信使消息在网络中高效传输，是提高网络资源利用率的一种重要通信方式，而安全组播通信需要组密钥管理技术的支持，因此，研究无线传感器网络中的组密钥管理问题具有重要意义。在其众多关键技术中，安全性和能耗限制是当前该领域讨论的热点，围绕这些问题进行研究，本文所做的主要工作和取得的成果如下：1、介绍了关于无线传感器网络的基础知识，包括发展历史、网络特点、体系结构和实际应用前景，并对几种关键技术进行了简要介绍；详细分析了当前无线传感器网络所经常遭遇到的几种网络攻击和常用的防御手段，着重讨论了在特定环境下该网络所要考虑的安全目标；总结了当前无线传感器网络的主要评价指标，深入剖析了当前具有代表性的几种无线传感器网络组密钥管理方案研究的优缺点，并对已有方案进行了分类、归纳和总结。2、针对静态网络并结合对称密钥相关知识，提出了一种适用于大规模无线传感器网络的分布式组密钥管理方案。利用距离最近的邻居头节点间的相互协作来实时更新组密钥，降低敌手利用妥协节点对网络进行攻击的几率；引入了自愈机制，通过改变相关参数，可以针对性的配置不同安全级别的网络；当网络规模扩大到一定程度时，节点的通信开销趋于平稳，适用于较大规模网络。3、针对无线传感器网络中节点能否移动的问题，结合中国剩余定理和椭圆曲线密码体制相关理论，提出了一种无线传感器网络中节点可移动场景下的分簇式组密钥管理方案。利用分簇的思想，并结合了公钥密码学知识，针对性地解决了一些特殊的应用场景中，合法节点因为各种原因会主动或者被动地移动位置或暂时的离开网络而被视为恶意节点的问题。网络节点可以随时安全的加入和退出网络，保证网络性能的同时增强了节点的移动性。4、利用MATLAB软件对所提方案及多个已有方案中相关存储开销和通信开销作数据比较实验。实验结果表明，所提方案较相关已有方案的网络安全性均得到了有效地提高，同时能针对性的解决一些特殊的应用，优化了网络性能，适用于易遭受攻击且资源受限的无线传感器网络。
【作者】王影；
【导师】周建钦；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电子与通信工程，2013，硕士
【关键词】无线传感器网络；组密钥管理；中国剩余定理；椭圆曲线密码体制；移动场景；

【参考文献】
[1]葛纪伟.国库集中支付下的集中核算平台构建及运行研究[D].南京农业大学,工商管理,2013,硕士.
[2]胡杨.“马克思时间理论”研究[D].华侨大学,哲学,2013,硕士.
[3]杨苒.功能化碳材料的设计与电化学应用[D].安徽师范大学,2013.
[4]杨亚芳.地下水与地表水交互作用的耦合模拟研究[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2014,硕士.
[5]陈国华.吉林省现代农业发展的区域比较研究[D].吉林农业大学,农业经济管理,2012,硕士.
[6]杨梦楠.城市群的空间效应[D].华中师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[7]汪昱.杭州中萃食品有限公司基于Internet/Intranet的供应链管理信息系统[D].西安理工大学,工商管理,2004,硕士.
[8]薛艳楠.表面活性剂辅助溶剂热/水热法制备及表征碳酸锶掺铽荧光粉[D].东北师范大学,物理化学,2012,硕士.
[9]王澎涛.我国非婚同居立法问题研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[10]张瑞.声表面波射频标签的分析设计[D].天津理工大学,光学工程,2013,硕士.
[11]武鹏.基于系统动力学的城市垃圾处理系统研究[D].天津理工大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[12]刘元.企业劳动规章制度效力研究[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[13]蒋兰芳,刘红,柴国钟,杨友东,竺炯林.稳态热传导线源识别反问题的数值通解方法[J].上海交通大学学报,2014,02:265-270.
[14]柴慧萍.高技术产业国际竞争力分析[D].浙江工业大学,国际贸易学,2012,硕士.
[15]王晨芳.我国装备制造业技术创新能力对盈利能力影响的实证研究[D].西北大学,企业管理,2014,硕士.
[16]赵壮丽.当代大学生社会责任感现状及其培养研究[D].海南大学,思想政治教育,2014,硕士.
[17]顾雨捷.用于行为分析反木马的模糊分类算法研究[D].浙江工业大学,2008.
[18]常敬华.脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）在面制品加工中的变化规律研究[D].中国农业科学院,农产品质量与食物安全,2014,博士.
[19]郝婷.素馨花总环烯醚萜苷提取纯化工艺及质量标准的研究[D].承德医学院,中药学,2011,硕士.
[20]林贤洪.中央空调冷冻水系统变流量智能控制的研究[D].辽宁工程技术大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[21]姚俊,唐广波,刘正东,马宝国.棒线材热连轧过程综合数值模拟系统的开发及应用[J].冶金自动化,2010,05:24-29.
[22]張靜.定州漢墓竹簡和上孫家寨漢墓木簡集釋[D].吉林大学,歷史文獻學,2014,硕士.
[23]李源远.郑州市土地集约利用与生态安全评价[D].河南农业大学,土地资源管理,2012,硕士.
[24]熊仪江.平武县现代农业经营主体培育路径和环境研究[D].西南大学,区域经济学,2014,硕士.
[25]申健.论我国电信行业反垄断的法律规制[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[26]刘飓风.特高压直流输电线路电晕起始场强与线下合成电场的研究[D].重庆大学,电气工程,2014,硕士.
[27]张卓.矩形脉冲激光辐照红外窗口材料热力效应分析[D].渤海大学,理论物理,2014,硕士.
[28]杨晋.光谱成像仪同心光学系统设计与优化研究[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）,光学工程,2012,硕士.
[29]林兰丰.国医董延龄养生学术思想探讨[D].广州中医药大学,中医养生学,2014,博士.
[30]刘佳.高中生数学符号感现状调查研究[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[31]李海霞.基于NAND闪存的嵌入式文件系统研究与实现[D].浙江大学,2008.
[32]代姝.8-己基小檗碱与氟喹诺酮类药物联用抗金色葡萄球菌作用及增效机理研究[D].西南大学,药用资源化学,2014,硕士.
[33]孙建伟.二氧化碳超临界萃取技术在蛋黄粉、石榴籽实际生产中的应用[D].吉林大学,制药工程,2013,硕士.
[34]杨骐文.叙事与儿童成长[D].湖南师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[35]任泽宏.城市物流绿色化研究[D].吉林大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[36]丁宾.人脸画像识别算法研究[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[37]武瑛.经济欠发达地区政府主导型慈善探索[D].西南交通大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[38]商琳,万琼,姚望舒,王金根,陈世福.一种连续值属性约简方法ReCA[J].计算机研究与发展,2005,07:1217-1224.
[39]赵紫钰.美国弱势群体的教育补偿及其对我国的启示[D].苏州大学,教育学原理,2013,硕士.
[40]张焕堂.雷公藤口服液对绝经后骨质疏松的影响及初步临床观察[D].福建中医药大学,中医骨伤科学（专业学位）,2014,硕士.
[41]姜伟.银杏内酯B抑制血小板活化因子受体信号通路治疗卵巢癌相关机制[D].复旦大学,妇产科学,2013,博士.
[42]赖丹花.科技创新园建设中的政府作用研究[D].华中师范大学,公共管理,2014,硕士.
[43]谭佳.水彩画质感表现魅力之我见[D].湖南师范大学,美术（专业学位）,2013,硕士.
[44]贾兆红,倪志伟,赵鹏.用遗传算法挖掘范例库中的特征项权重的方法[J].计算机工程,2003,14:71-73.
[45]邱梅.基于信息更新视角的不确定决策机理研究[D].浙江大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[46]杨冲.不平衡电压下三电平全功率风电变流器的控制研究[D].上海电力学院,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[47]盛煜.我国农村商业银行效率评价及其影响因素[D].山东大学,金融学,2013,硕士.
[48]王跃钢,杨家胜.晃动基座下捷联惯导的抗干扰自对准算法[J].控制与决策,2014,03:546-550.
[49]郑秀玉,李晓明,杨帆,舒欣.一种计及精确化功率因数的电能计量方法[J].电力系统自动化,2007,08:71-74.
[50]李森.大功率变流器中快速熔断器的设计分析与选型[D].华中科技大学,电气工程,2013,硕士.