传感器网络关键安全技术研究

【摘要】传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并将这些信息处理后传送给用户。由于传感器节点资源严格受限以及传感器网络自身的无线特性,其安全面临巨大挑战。本文研究传感器网络中的关键安全技术,内容包括：传感器网络密钥管理与节点鉴别机制、传感器网络广播鉴别机制以及传感器网络访问控制机制。主要研究成果有：1.对传感器网络密钥管理与节点鉴别机制进行了研究,提出一套完整的传感器网络密钥管理机制,包括成对密钥、组密钥的分发和协商等,在利用这些密钥提供保密通信的同时,能够支持节点间端到端的身份鉴别。基于hash算法,提出基于预共享密钥的轻量级节点鉴别机制,增强了传感器网络节点抵抗捕获攻击的能力,能够防止节点被复制和伪造,且具有较低的资源开销和很好的扩展性。3.对传感器网络广播鉴别机制进行了研究,分别提出基于一次性签名和基于消息验证码的传感器网络广播鉴别机制,其中基于一次性签名的多广播节点传感器网络广播鉴别协议具有存储、通信和计算开销低,能够抵抗穷举、选择明文、DoS等攻击,适用于大规模多广播节点传感器网络的特性；基于消息鉴别码的传感器网络广播鉴别机制能够抵抗针对μTESLA参数分发过程的DoS攻击,较Tree-BasedμTESLA协议计算、通信和存储开销小,且能够立即撤销被俘节点的鉴别能力。4.对传感器网络访问控制机制进行了研究,针对存在移动用户的传感器网络,设计两跳覆盖THC(Two-HopCover)算法,通过周期性地信息扩散,使传感器节点能够在用户移动过程中及时得到用户的鉴别信息,保证了用户移动过程中鉴别信息在传感器网络节点间的同步性。基于THC算法,引入Merkle哈希树和单向链等安全机制,采用分布式的访问控制模式,提出了适用于随机移动用户的传感器网络访问控制机制。实验和分析表明,本机制既适用移动用户,也适用静止用户,计算、通信、存储开销低,能够抵制节点捕获、重放、DoS等攻击。
【作者】杜志强；
【导师】周利华；
【作者基本信息】西安电子科技大学，计算机系统结构，2014，博士
【关键词】无线传感器网络；网络安全；密钥管理；广播鉴别；访问控制；

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