無線傳感器網絡密鑰管理方案與密碼算法研究.pdf

1、無線傳感器網絡密鑰管理方案與密碼算法研究(申請揚州大學理學碩士學位論文)導師培養(yǎng)單位專業(yè)方向研究方向寧建廷殷新春教授揚州大學計算機軟件與理論信息安全2013年5月寧建廷無線傳感器網絡密鑰管理方案與密碼算法研究摘要近年來，無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwork，簡稱WSN)作為物聯網的核心技術之一，由于其在軍事、科學研究等領域的廣泛應用，引起了學術界越來越多的關注。在WSN安全中，所有基于密鑰加密的安全解決方法都要求密

2、鑰建立服務和密鑰管理服務，負責密鑰和傳感結點之間的綁定，以及幫助建立傳感結點之間的共同信任和安全通信。因此，安全密鑰建立與管理對于無線傳感器網絡的安全應用是最基礎的要求。WSN結點因其能量、資源受限的硬件特點給其上的安全研究帶來了困難，傳統(tǒng)意義下的密碼算法并不能直接應用在WSN中，這就對應用于無線傳感器網絡的密碼算法提出了新的挑戰(zhàn)，必須滿足在有限的計算資源與能量的情況下實現高安全性。本文主要從無線傳感器網絡密鑰建立與管理方案、加密算法和

3、認證密鑰協(xié)商協(xié)議三個方面進行研究。在密鑰管理方案方面，主要基于自愈機制、改進的ECMQV(EllipticCurveMQV)協(xié)議和EBS(ExclusionBasisSystem)來構造密鑰建立與動態(tài)密鑰管理方案。在加密方案方面，對加密解密計算進行分級，將加密解密分為離線與在線兩個階段，從而構造基于身份的在線／離線高效加密方案。在認證密鑰協(xié)商協(xié)議方面，主要從去雙線性對考慮，構建基于身份的輕量級安全密鑰協(xié)商協(xié)議?；谝陨涎芯克悸?，主要工作

4、有：(1)針對大規(guī)模分簇式無線傳感器網絡，提出了一種基于改進的ECMQV和EBS的密鑰建立與動態(tài)密鑰管理方案。該方案使用改進的ECMQV來實現簇頭結點與基站間周期性的注冊和驗證，運用兩條單向散列鏈對簇內的傳感結點進行周期性的注冊與驗證，并可輕量級地實現簇內多結點間的通信。分析表明，采用本文提出的方案，提高了網絡對偽裝結點的抵抗性和網絡的抗捕獲能力，節(jié)約了網絡運行過程中系統(tǒng)更新和驅逐結點時的能耗，適用于大規(guī)模分簇式無線傳感器網絡。(2)針

5、對大規(guī)模分簇式無線傳感器網絡，提出了一種基于三元多項式的自愈式動態(tài)密鑰管理方案。本方案運用兩條單向散列鏈對簇內的傳感結點進行周期性的注冊與驗證，利用前向與后向密鑰鏈形成簇會話密鑰鏈來實現自愈機制，利用t階三元半對稱多項式密鑰取代了EBS中的普通密鑰，通過改進的EBS實現一次驅逐多個傳感結點。分析表明，本文提出的方案不僅具有前向與后向安全性，而且可抵抗共謀攻擊，更適合于資源受限的無線傳感器網絡。(3)針對資源受限的無線傳感器網絡的特點，對