【摘要】：利用無線信道的隨機性來生成密鑰為保證移動環(huán)境安全提供了新的選擇。由于接收信號強度相比于其它無線信道特征更容易獲取,因此基于接收信號強度的點對點密鑰提取研究方案受到廣泛關(guān)注。相比于大量點對點無線密鑰產(chǎn)生的研究,基于無線信道特征如何在多個設(shè)備之間生成群密鑰的研究工作相對較少。為此,本文主要關(guān)注多個無線設(shè)備(設(shè)備個數(shù)大于2個)之間的群密鑰生成問題,主要貢獻如下:1)分析了三種現(xiàn)有的無線群密鑰生成算法,包括差分提取群密鑰算法、基于最大生成樹的群密鑰生成算法以及逐段提取群密鑰算法,逐個討論了算法中存在的不足。其中,差分提取算法生成群密鑰的過程需要進行多次密鑰協(xié)商,且提取的群密鑰容量較低;基于最大生成樹的群密鑰生成算法需要判斷群組內(nèi)的最大生成樹,但是在實際情況中尋找群組內(nèi)的最大生成樹實屬不易,且每產(chǎn)生1比特密鑰就減小對應(yīng)邊重的方法時效性較差;逐段提取群密鑰的方案雖然安全性較高,但是分段提取的做法最終可能會造成密鑰生成過程的時延較長。2)提出了一種新的單群密鑰提取方法。針對差分提取群密鑰算法存在的不足,本文提出了一種新的基于成對生成策略的群密鑰提取算法。該方案根據(jù)群內(nèi)中心節(jié)點與其余各節(jié)點間本地密鑰的最短長度,利用均勻分布隨機產(chǎn)生密鑰,隨之通過一次一密的方式成對生成群密鑰。進而從理論上證明了當(dāng)群內(nèi)節(jié)點數(shù)大于2時,所提方案的群密鑰容量完全優(yōu)于文獻方案,同時實現(xiàn)復(fù)雜性更低。3)針對現(xiàn)實情況中群內(nèi)節(jié)點的分布可能較為分散,則上述單群群密鑰提取方案存在重大缺陷:考慮距離帶來的傳播路徑損耗,則節(jié)點之間相互提取的本地密鑰容量差異較大,致使群密鑰容量嚴(yán)重受限。為此,我們提出了群密鑰的多子群層次提取算法,該算法可分解為兩個問題:一是子群劃分問題,二是群密鑰協(xié)商協(xié)議。第五章研究了子群劃分問題,研究如何將群內(nèi)節(jié)點劃分至多個子群,以最大化每個子群內(nèi)相互節(jié)點間的信噪比(以優(yōu)化子群密鑰容量),隨后證明了該信噪比以子群劃分的最優(yōu)化模型可以通過執(zhí)行固定K類的置信度傳播(K-AP,Generating Specified K Clusters by Affinity Propagation)算法得到。第六章則基于子群劃分結(jié)果進一步提出一種基于聚類算法的群密鑰提取方案,此方案適用于群內(nèi)節(jié)點的分布為任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況。并證明了所提算法相較于成對生成策略群密鑰生成算法可以實現(xiàn)密鑰容量的提升,實驗仿真驗證了上述理論的正確性。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN918;TP311.13
【圖文】：

滲透到當(dāng)今社會的各行各業(yè)，深刻的影響著人們的生活方式。數(shù)據(jù)在信道實現(xiàn)傳輸?shù)�，但是由于無線通信固有的廣播特性使得允許通信范收到傳輸?shù)男畔�，因此攻擊者可以利用此特性對無線信道進行監(jiān)聽并有甚者，攻擊者還可以對數(shù)據(jù)進行破壞、篡改等操作。為此，近些年信息在無線設(shè)備間生成密鑰的技術(shù)成為了保證移動安全的較好選擇，群密鑰以保證實際環(huán)境中群組內(nèi)安全通信的問題仍然保持開放。網(wǎng)絡(luò)安全動通信已經(jīng)滲入到社會的各行各業(yè)，深深地影響著人們的生活方式，量的信息共享和數(shù)據(jù)傳輸，因此移動通信網(wǎng)絡(luò)的安全性便受到了廣泛持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、數(shù)據(jù)的完整性、多個無線設(shè)備間的相互認(rèn)證具

Denial of Service）攻擊等[1]。護無線傳輸，已經(jīng)有足夠廣泛的研究[2]。傳統(tǒng)意義來說，數(shù)據(jù)是由經(jīng)這是假設(shè)該算法足夠復(fù)雜，使得竊聽者破解密碼系統(tǒng)所花費的時間遠。經(jīng)典的加密方案包括對稱加密方案和非對稱加密方案，這取決于兩。對稱加密方案使用相同的密鑰，由于其在數(shù)據(jù)加密方面的效果高，護。非對稱加密方案通常也被稱為公鑰加密，使用相同的公共密鑰，并且通常應(yīng)用于密鑰分發(fā)。圖 1.1 所示為經(jīng)典的傳統(tǒng)加密系統(tǒng)，Alice全分享信息的合法通信用戶。加密方案都面臨著幾個漏洞。以公共密鑰加密來說。首先，它取決于度，例如，離散對數(shù)。由于硬件技術(shù)的發(fā)展，這種計算意義上的安全，對密鑰管理基礎(chǔ)設(shè)施的安全性要求很高。因為傳感器節(jié)點有限的計是分散的，因此，在許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor N中就很少應(yīng)用這種方案。

大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 基于無線信道特征的密鑰生成模差異，但是在本文考慮的廣播策略提取群密鑰結(jié)構(gòu)中，由中心節(jié)點向其他節(jié)點所有信道所處環(huán)境相同，所以0是一個固定的值，記為 10M。所以將式（般形式有，0lg該結(jié)果是在未考慮觀察噪聲的情況下，所以結(jié)合式（2.1）可知0lg射功率 ，所以可以看出信道衰落系數(shù)為0lg2.6）的結(jié)果可知，在本文所考慮的群密鑰提取結(jié)構(gòu)下，信道衰落系數(shù)僅與兩節(jié)傳播因子有關(guān)，而我們之前假設(shè)群內(nèi)所有信道的傳播因子是一樣的，所以更深落系數(shù)僅與距離有關(guān)。

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本文編號：2760928