无线传感器网络安全路由与密钥预分配技术研究与应用

发布时间：2020-05-12 10:03

【摘要】：无线传感器网络,是由部署在监测区域内的大量具有感知、计算、数据处理和无线通信能力的微型低功耗传感器节点通过无线通讯方式形成的一个多跳自组织网络。无线传感器网络通常部署在无人看守的环境中,容易受到各种攻击。一旦节点遭到入侵,攻击者就可以对其进行重新编程,并大量复制该节点,从而轻松接管网络。因此,安全性已成为无线传感器网络研究的主要问题之一。无线传感器网络安全问题是当前的一个研究热点,针对其安全挑战,全世界的研究者已经提出了很多解决方案,包括各种适用于无线传感器网络的密钥分配方案如动态密钥管理机制和密钥预分配方案等,以及各种具有传输安全性的路由协议。本文分析了现有安全路由方案的优势和不足,在LEAP协议的基础上提出了一种新的单路径安全路由算法,以提高无线网络环境中发送方与接收方之间数据传输的安全性,仿真实验的结果表明该方案具有较低的能耗,并且对于路由中断攻击具有较强的抵御能力。此外,本文还研究了R.Blom的密钥预分配方案,且以其为构建模块提出了一种新的密钥预分配方案——多空间密钥预分配方案,为每一个传感器节点构建多个密钥空间,通过节点间的共同密钥空间使所有节点对之间都形成一个成对密钥,仿真实验的结果表明该方案降低了小规模网络攻击者的初始收益,从而提高了无线传感器网络的安全性。
【图文】：

无线传感器网络

2.1 无线传感器网络的基本构成本节主要介绍无线传感器网络的基本构成。首先介绍了无线传感器网络的网络体系结构，其次介绍了单个传感器节点的构成。2.1.1 无线传感器网络的体系结构无线传感器网络的构成主要包括三个部分：在指定环境中的位置固定或不固定的传感器节点，sink 节点（即汇聚节点）和基站。大量的传感器节点监测收集环境数据，并对数据进行处理后，通过多跳的方式在节点间传送数据，当数据到达 sink 节点后，再进一步发送给基站。最后由基站将数据上传到网络中，从而被用户获取。

传感器,节点,感器,存储器

线传感器节点的构成感器节点主要由以下的几个模块构成：：传感器模块为节点提供感知能力。传感器可以监测收集等等，并将模拟信号转换为数字信号以便用于计算处理。器：微控制器用于对传感器收集到的数据或接收到的来自算处理，例如路由计算以及数据融合等等。：存储器用于存储收集到的或接收到的数据。由于传感器有限，因此存储器的存储能力一般都比较低。：收发器用于与传感器网络中的其他节点进行通信，，负责据发送给其他节点或从其他节点接收消息。电源为传感器节点的各个模块供能。传感器节点的电源一完成后就不能更换或者充电。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN918.4;TP212.9;TN929.5

【参考文献】