导　　师： 方旺盛

学科专业： H1001

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 江西理工大学

摘　　要： 无线传感器网络具有开放式的体系结构,部署区域的物理安全性无法保证,因此构建高效的安全体系显得尤为重要,其中密钥管理机制便是核心技术之一。由于无线传感器网络资源有限,计算能力不足,因此大多数现有的密钥管理机制无法直接应用于无线传感器网络,使得在该网络中提供安全有效的保护措施成为一种挑战。国内外的学者在无线传感器网络密钥管理机制方面展开了大量的研究工作,但该领域仍然存在着大量尚待解决的问题,值得进一步深入研究。<br>　　本文针对提高无线传感器网络安全性、降低存储开销和通信开销这三方面进行了较深入研究,在此基础上提出了两种不同的密钥管理方案。<br>　　(1)大部分已提出的无线传感器网络密钥管理方案是基于对称密码体制,抵抗俘获攻击的能力不足。针对这个问题,提出了一种基于椭圆曲线密码体制的无线传感器网络密钥分配方案。该方案引入椭圆曲线密码体制和Hash函数,使用Hash函数生成会话密钥。借助椭圆曲线密码体制为密钥参数的传递提供安全保障,利用Hash函数的单向运算性提高会话密钥的安全性。对提出的方案在安全连通性、抵攻击能力、存储开销和能量消耗方面进行性能分析和仿真计算。计算结果表明提出的方案能有效地提高网络抵抗俘获攻击和穷举攻击的能力,提高了网络的健壮性。<br>　　(2)典型随机密钥预分配方案中安全连通率和安全性之间存在矛盾。针对上述问题,提出了一种基于向量组线性组合的无线传感器网络密钥预分配方案。该方案对Eschenauer-Gligor方案进行改进,为每个节点预分配向量组的一个向量,利用该向量生成密钥。该方案中每个节点通过一次广播过程即可完成会话密钥和簇密钥的建立,能有效地支持分簇式网络。对该方案在安全性和存储开销、能量消耗方面进行性能分析和仿真计算,结果表明提出的方案能有效地降低节点存储开销和能量消耗,同时降低网络中出现相同会话密钥的概率,提高了抵抗俘获攻击的能力。<br>　　提出的第一个方案引入了非对称密码体制以提高网络的安全性能,适用于对安全性要求较高的环境;提出的第二个方案对典型随机密钥预分配方案进行改进,提高了安全性,降低了存储开销和能量消耗,适用于传感器节点资源能力不足的情况。

关 键 词： 无线传感器网络 密钥管理 椭圆曲线密码体制 向量组线性组合 安全性能

分 类 号： [TN919.72 TN915.08]

领　　域： [电子电信] [电子电信] [电子电信] [电子电信]