本文關(guān)鍵詞：高效能無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)融合協(xié)議，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分,通過(guò)部署大量分布式傳感器節(jié)點(diǎn)組成自組織網(wǎng)絡(luò),可以對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行感知、傳輸和處理。由于傳感器節(jié)點(diǎn)通常被部署在人類難以接近的惡劣甚至被敵方控制的遠(yuǎn)程環(huán)境中,節(jié)點(diǎn)的能量難以得到補(bǔ)充,因此如何降低能耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。數(shù)據(jù)融合通過(guò)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)收集到的信息進(jìn)行網(wǎng)內(nèi)處理,可以消除冗余信息,減少數(shù)據(jù)傳輸量,從而有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗、延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署環(huán)境的特殊性,在一些軍事應(yīng)用中,數(shù)據(jù)的安全性得不到保障將導(dǎo)致機(jī)密數(shù)據(jù)泄露給攻擊者或者基站接收到偽造的消息。通過(guò)加密和認(rèn)證等密碼學(xué)方法可以在一定程度上保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可用性,但這樣會(huì)帶來(lái)額外的計(jì)算和通信開(kāi)銷。在設(shè)計(jì)安全數(shù)據(jù)融合協(xié)議時(shí)必須在不犧牲安全性的同時(shí)提高數(shù)據(jù)融合的效率,這是一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的研究工作。目前研究者針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合提出了一系列協(xié)議,這些協(xié)議大部分只能提供單一的數(shù)據(jù)機(jī)密性保護(hù)或者完整性保護(hù)。雖然一些文獻(xiàn)聲稱其提出的協(xié)議能夠同時(shí)保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性,但是這些方案仍然存在一些問(wèn)題。本文基于現(xiàn)有的研究工作提出了ECIPAP高效能安全數(shù)據(jù)融合協(xié)議,該協(xié)議使用一種輕量級(jí)的同態(tài)加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,在保證數(shù)據(jù)機(jī)密性的同時(shí)也避免了復(fù)雜計(jì)算造成的網(wǎng)絡(luò)延遲和較高的能量開(kāi)銷。通過(guò)結(jié)果檢測(cè)機(jī)制,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能驗(yàn)證其數(shù)據(jù)是否被加入到了最終的融合結(jié)果中,從而保證數(shù)據(jù)的完整性。在此基礎(chǔ)上,我們對(duì)ECIPAP協(xié)議進(jìn)行了安全性分析、性能理論分析和基于SimpleWSN物理節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)安全性分析和性能理論對(duì)比分析我們說(shuō)明本文提出的協(xié)議可以在保證數(shù)據(jù)機(jī)密性和完整性的同時(shí)極大減少了通信開(kāi)銷,有效延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命。同時(shí)我們?cè)谖锢砉?jié)點(diǎn)上對(duì)ECIPAP協(xié)議進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn),將節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,之后通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析該協(xié)議的實(shí)際部署運(yùn)行情況。理論和實(shí)驗(yàn)分析表明,ECIPAP具有較為理想的安全性、高效性和可行性。最后本文分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)融合研究領(lǐng)域仍然存在的問(wèn)題、面臨的挑戰(zhàn)以及未來(lái)的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)融合 機(jī)密性 完整性 TinyOS
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN915.08;TP202
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)融合完整性研究13-15
• 1.3.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)融合機(jī)密性研究15-16
• 1.3.3 同時(shí)保護(hù)完整性和機(jī)密性的安全數(shù)據(jù)融合研究16-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)18
• 1.5 文章組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第2章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)融合理論基礎(chǔ)19-29
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)模型19-23
• 2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.2 網(wǎng)絡(luò)組成21-22
• 2.1.3 數(shù)據(jù)匯報(bào)方式22
• 2.1.4 融合函數(shù)22-23
• 2.2 安全需求23-25
• 2.2.1 數(shù)據(jù)完整性23
• 2.2.2 數(shù)據(jù)機(jī)密性23-24
• 2.2.3 數(shù)據(jù)源認(rèn)證24
• 2.2.4 數(shù)據(jù)可用性24-25
• 2.3 敵手模型25-26
• 2.3.1 敵手攻擊能力25
• 2.3.2 常見(jiàn)攻擊方法25-26
• 2.4 相關(guān)密碼學(xué)算法26-28
• 2.4.1 適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱加密算法26-27
• 2.4.2 適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的公鑰加密算法27
• 2.4.3 哈希函數(shù)及消息認(rèn)證碼27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 高效能安全數(shù)據(jù)融合協(xié)議ECIPAP29-39
• 3.1 方案概述29
• 3.2 系統(tǒng)模型29-32
• 3.2.1 假設(shè)條件29-30
• 3.2.2 問(wèn)題定義30-31
• 3.2.3 攻擊模型31-32
• 3.3 協(xié)議描述32-36
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)部署階段32-33
• 3.3.2 查詢分發(fā)階段33
• 3.3.3 數(shù)據(jù)融合階段33-35
• 3.3.4 結(jié)果驗(yàn)證階段35-36
• 3.4 協(xié)議分析36-38
• 3.4.1 安全性分析36-37
• 3.4.2 性能理論分析37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 平臺(tái)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析39-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)39-45
• 4.1.1 Simple WSN傳感器節(jié)點(diǎn)40-42
• 4.1.2 Tiny OS傳感器節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)42-45
• 4.2 協(xié)議編程詳細(xì)設(shè)計(jì)45-47
• 4.2.1 數(shù)據(jù)包格式和實(shí)驗(yàn)參數(shù)45-46
• 4.2.2 功能和流程46-47
• 4.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程47-51
• 4.4 結(jié)果分析51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 研究總結(jié)及展望53-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單62-64
• 致謝64

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：274304