發(fā)布時(shí)間：2020-06-01 03:03

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速推廣,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)作為物聯(lián)網(wǎng)感知層也得到了迅猛發(fā)展。WSN由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)以無(wú)線無(wú)中心多跳的方式連接組成的,這些傳感器節(jié)點(diǎn)都能夠進(jìn)行感知數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及無(wú)線通信等,并且都具有便宜、體積小和功耗低等特點(diǎn)。WSN作為一門新興綜合性科學(xué)技術(shù),包含了傳感測(cè)量、射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)、嵌入式、微機(jī)系統(tǒng)(Micro electrical-mechanical System,MEMS)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)。在WSN快速發(fā)展的同時(shí),信息安全成為了限制其進(jìn)一步發(fā)展的核心問(wèn)題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)一般被部署在環(huán)境惡劣的地方,存在節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多,數(shù)據(jù)處理能力以及能源有限等等問(wèn)題,傳統(tǒng)的安全方案不能適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題,本文主要從小數(shù)據(jù)分發(fā)安全和密鑰管理兩方面進(jìn)行研究,具體內(nèi)容如下:(1)研究了物聯(lián)網(wǎng)感知層無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式以及其所面臨的安全威脅和安全需求。針對(duì)WSN的安全關(guān)鍵技術(shù),歸納總結(jié)了現(xiàn)有的小數(shù)據(jù)分發(fā)安全方案以及密鑰管理方案。(2)針對(duì)WSN中小數(shù)據(jù)分發(fā)的安全問(wèn)題,提出了一種輕量級(jí)的小數(shù)據(jù)分發(fā)安全方案。該方案采用了基于TCP SYN-Cookie改進(jìn)的雙向認(rèn)證技術(shù),密鑰協(xié)商以及LED輕量級(jí)加密算法,實(shí)現(xiàn)了普通節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的安全通信。能夠更加有效地解決WSN中小數(shù)據(jù)分發(fā)的安全問(wèn)題,抵御DDOS攻擊以及中間人攻擊。本方案與現(xiàn)有同量級(jí)的方案進(jìn)行比較,具有更高的安全性和效率。(3)針對(duì)WSN中的密鑰管理問(wèn)題,在系統(tǒng)具有入侵檢測(cè)功能的前提下,提出了基于分區(qū)域管理的密鑰管理方案。該方案將WSN劃分為若干互不重疊的六邊形網(wǎng)絡(luò)區(qū)域,每個(gè)劃分區(qū)域都有一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)和若干普通傳感器節(jié)點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)利用Blom矩陣產(chǎn)生核心密鑰,區(qū)域間的會(huì)話密鑰通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)來(lái)建立,由安全網(wǎng)關(guān)向簇頭節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分發(fā)安全證書,進(jìn)行簇頭節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的證書管理和密鑰管理。本方案和同量級(jí)方案進(jìn)行比較,其安全性和效率都更高,網(wǎng)絡(luò)連通性更好。
【圖文】：

大大提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率以及網(wǎng)絡(luò)的可靠性，與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性也較好。缺點(diǎn)是，提高了硬件的成本，并且使用集中管理的開(kāi)銷較大等。圖2.1 集中式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖2.2 分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.1.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)攻擊類型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其自身的特殊性，在能源、計(jì)算、通信以及存儲(chǔ)能力這四個(gè)方面都具有一定的限制約束[34,35]。WSN 中傳感器節(jié)點(diǎn)能量來(lái)源是微型電池，主要的能量損耗是用于傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的通信以及計(jì)算。傳感器節(jié)點(diǎn)之間密態(tài)會(huì)話所需的密鑰協(xié)商、密鑰更換和撤銷等，會(huì)消耗節(jié)點(diǎn)大量能量。計(jì)算能力方面，WSN是由價(jià)格低的小型設(shè)備組成，節(jié)點(diǎn)只具有 8bit、4MHZ 的處理能力。通信能力方面，WSN 使用無(wú)線通信，能量的損耗和通信距離的關(guān)系表示為：nE kd，可以得出，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量損耗和通信距離的關(guān)系為指數(shù)增長(zhǎng)。因此

提高了硬件的成本，并且使用集中管理的開(kāi)銷較大等。圖2.1 集中式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖2.2 分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.1.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)攻擊類型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其自身的特殊性，在能源、計(jì)算、通信以及存儲(chǔ)能力這四個(gè)方面都具有一定的限制約束[34,35]。WSN 中傳感器節(jié)點(diǎn)能量來(lái)源是微型電池，主要的能量損耗是用于傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的通信以及計(jì)算。傳感器節(jié)點(diǎn)之間密態(tài)會(huì)話所需的密鑰協(xié)商、密鑰更換和撤銷等，會(huì)消耗節(jié)點(diǎn)大量能量。計(jì)算能力方面，WSN是由價(jià)格低的小型設(shè)備組成，節(jié)點(diǎn)只具有 8bit、4MHZ 的處理能力。通信能力方面，WSN 使用無(wú)線通信，能量的損耗和通信距離的關(guān)系表示為：nE kd，可以得出，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量損耗和通信距離的關(guān)系為指數(shù)增長(zhǎng)。因此
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9;TP391.44

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2690871