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基于覆盖设计的传感器网络密钥分布方案

作　者: 李白良
导　师: 张卫民
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机技术
关键词: 无线传感器网络密钥预分发方案覆盖设计弹性连通性
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 6次
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内容摘要

无线传感器网络是目前国际上备受关注的、涉及多学科交叉的一个研究领域。传感器网络安全问题是这个领域中众多具有挑战性的课题之一,密钥分发问题是安全问题的一个核心问题。由于传感器网络节点资源的限制,传统的密钥分发方案不能直接应用到传感器网络。目前广泛采用的是把密钥(或者可以生成密钥的一些消息,例如多项式、向量)预先分发给各个节点,两个在通信范围中的有共同密钥(或者密钥消息)的节点可以直接通信.给各个节点分发密钥或者密钥消息的方法对密钥分发方案的性能有极大的影响,许多研究集中在如何给节点分发密钥的方法上。最近,Camtepe和Yener、Stinson、Ruj和Roy、Lee和Stinson等人分别提出利用不完全区组设计、可分组设计、Common intersection设计、扩展图等组合数学工具给节点分发密钥.但这些方案中采用的设计类型对节点个数、密钥长度以及弹性之间的很强的依赖关系。在不满足这些关系的情况下,这样的设计并不存在.本文在前人的基础上提出一种基于覆盖设计的密钥预分发方案。我们的方案弥补了上述方案对节点个数、密钥长度以及弹性之间的很强的依赖关系的不足,对节点在随机部署的情况下的性能进行了分析。其次,我们从理论和实际模拟两方面分析了节点部署未知情况下的基于覆盖设计方案的性能。结果表明,我们的方案有很好的弹性和连通性质。最后,我们对传感器网络密钥分发方案研究的未来进行了展望,提出了一些值得进一步研究的问题。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章选题背景及意义  10-13
  1.1 研究范围和内容  11-12
  1.2 本文的主要研究工作  12
  1.3 论文的结构  12-13
第二章研究综述  13-25
  2.1 密钥分发方案性能指标与设计原则  13-14
  2.2 传感器网络密钥管理方案的分类  14-15
    2.2.1 对称密钥管理与非对称密钥管理  14
    2.2.2 分布式密钥管理和层次式密钥管理  14-15
    2.2.3 静态密钥管理与动态密钥管理  15
    2.2.4 随机密钥管理与确定性密钥管理  15
  2.3 典型的密钥分发方案  15-24
    2.3.1 利用阈值改进的方案  18
    2.3.2 利用密钥池的结构改进的方案  18-19
    2.3.3 利用地理位置信息改进的密钥预分发方案  19-22
    2.3.4 多路径密钥增强方案  22
    2.3.5 确定性密钥分发方案  22-24
  2.4 小结  24-25
第三章基于覆盖设计的密钥分发方案  25-35
  3.1 基本概念与相关结果  25-29
    3.1.1 基于对称设计的方案性能分析  26-27
    3.1.2 基于广义四边形设计的方案性能分析  27-28
    3.1.3 基于混合设计的方案  28-29
  3.2 基于覆盖设计的密钥预分发方案  29-35
    3.2.1 我们使用的覆盖设计的构造  32-33
    3.2.2 新方案的性能分析  33-34
    3.2.3 结论  34-35
第四章第四章模拟分析与结果  35-47
  4.1 现有的网络模拟器比较  35-37
  4.2 模拟步骤  37-43
  4.3 模拟结果分析  43-47
第五章未来与展望  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-53
作者在学期间取得的学术成果  53

基于覆盖设计的传感器网络密钥分布方案

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