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低能耗动态无线传感器网络密钥管理协议研究

作　者: 王鑫
导　师: 李兰英
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络网络安全密钥管理分簇
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要

无线传感器网络能够实时监测、感知和采集各种环境或者对象的信息,并且能够对其进行相应的数据处理,因此,它被广泛地应用于军事、医疗、交通、环境等诸多领域。由于传感器节点通常分布在较恶劣环境、无人区域甚至敌方阵地,没有人工参与维护,那么有效地减少传感器节点的耗能、确保整个传感器网络的通信安全是极其重要的。针对传感器节点自身能量低、存储空间有限等特点,同时为了增强网络的安全性和尽量减少密钥计算带来的能量开销,本文设计出一种基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理协议。在密钥生成阶段,共享密钥的计算采用或运算及异或运算。这两种运算方式对于传感器来说简单、高效并且耗能较低。在整个网络的存活周期,不涉及共享密钥对的传递,节点间传递的只是用于密钥计算的相关数值,在很大程度上减少了密钥泄露的可能。此外,该协议尽量减少传感器节点间的通信量,也降低了节点耗能。传感器节点间的对密钥每隔一段时间即进行更新,或者在网络中有节点被俘时,基站会通知网内所有的节点进行通信密钥的更新,网络的安全性能有较大的提高。本文的最后一部分使用NS-2网络模拟软件进行本协议的模拟仿真,选择与LEACH-C路由协议相结合,这种路由协议通过基站的参与采用中心控制算法进行分簇。仿真针对传感器节点的耗能及网络的安全性两方面进行,最后通过验证证实了本协议具有降低传感器节点耗能及增强传感器网络安全性的优点。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
  1.3 本文研究的主要内容  14-15
  1.4 本文的组织结构  15-16
第2章无线传感器网络密钥管理协议分析  16-25
  2.1 无线传感器网络体系结构  16-20
  2.2 无线传感器网络安全威胁及管理  20-22
    2.2.1 无线传感器网络可能受到的攻击  20-21
    2.2.2 无线传感器网络的安全管理  21-22
  2.3 一种密钥管理协议分类  22-24
    2.3.1 静态密钥管理协议  22-23
    2.3.2 动态密钥管理协议  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章基于分簇式动态密钥管理协议总体设计  25-33
  3.1 基于分簇式路由协议  25-28
    3.1.1 LEACH 协议  25-26
    3.1.2 其他路由协议介绍  26-28
  3.2 两种典型的密钥管理协议分析  28-30
    3.2.1 TLA 协议  28-29
    3.2.2 CAB 协议  29-30
  3.3 总体设计  30-32
    3.3.1 路由的选择  30-31
    3.3.2 总体设计思路  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章低能耗动态无线传感器网络密钥管理协议设计  33-40
  4.1 网络模型  33-34
  4.2 存储空间  34
  4.3 密钥计算方法  34-35
  4.4 密钥的建立  35-38
    4.4.1 基站与簇头之间的密钥对建立  35-36
    4.4.2 簇头间密钥的建立  36
    4.4.3 簇内节点与簇头间密钥的建立  36-38
  4.5 密钥更新  38-39
  4.6 本章小结  39-40
第5章理论分析与仿真实验  40-51
  5.1 理论分析  40-42
  5.2 仿真实验  42-50
    5.2.1 NS2 简介  42-44
    5.2.2 仿真过程及结果分析  44-50
  5.3 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-56
攻读硕士学位期间发表的学术论文  56-57
致谢  57

低能耗动态无线传感器网络密钥管理协议研究

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