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无线体域网数据安全策略研究

发布时间:2018-04-24 06:51

  本文选题:无线体域网 + 随机干扰 ; 参考:《吉林大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着无线网络技术,通信技术,硬件设计技术和传感器技术的大规模发展和更新,物联网技术作为一种非常有实用前景的技术,也逐渐成为许多专家和学者研究的重点。无线体域网作为物联网在个人体征信息监测方面的一个重要分支,在当今中国人口趋于老龄化的时代,具有较为重要的研究意义和广阔的应用前景。无线体域网技术在许多领域中都有应用,比如远程医疗和监护,体感游戏,跟踪定位,智能家居系统等等。无线体域网,从人的角度看,是一种由布置于人的身体里或者表面的小型或者微型传感器,智能移动设备(如智能手机,PDA)和远程信息中心以及各种可显示信息的终端组成的网络信息系统。在这些信息系统中,布置在人体表面或者周围的传感器主要负责收集相关的人体体征信息或者与人体相关的环境数据等,然后传感器或者直接将这些信息存储在本地系统,或者通过无线局域网络发送到本地基站或者智能移动设备,或者直接通过本地网关经过因特网或者其他的通信网络发送到远程信息处理服务系统。智能移动设备可以根据需要转发信息给远程信息系统。另外远程信息服务系统可以存储和处理收集到的信息,并实时将信息的处理结果推送到各种可显示信息的终端上,比如智能移动终端,实时电子信息展示系统等。无线体域网系统是较为复杂的网络应用系统,牵涉到无线网络通信技术,软件设计技术,硬件技术等等。为了使无线体域网系统规范化和让无线体域网的相关研究走向标准化,2011年12月,IEEE 802.15.6工作小组针对人体周边配置无线传感器组建人体局域网的标准制定完成,近几年也出现了许多无线体域网方面的研究成果。另一方面,无线体域网系统是为用户个人服务的,所收集的信息主要是用户的身体特征等,具有一定的私密性,在开放的无线通讯网络系统中,无线传感器节点收集到的信息很容易被窃听或者被恶意篡改。无线体域网系统中的收集信息的节点具有计算能力相对较低,存储空间有限,能量受限的特点。而且,由于人体的姿势会不断发生变化,无线体域网中的节点的相对位置也经常会发生变化,导致无线体域网系统的结构也会频繁发生变化,所以,目前有许多非常有效的安全技术在我们的因特网中得到应用,但是这些技术并非一定能应用于无线体域网中,而是需要针对无线体域网的结构和特点设计适用于无线体域网的安全方案。本文的内容首先是从无线体域网本身的结构进行分析,并总结了无线体域网中安全方面的研究成果,结合无线体域网的安全目标提出了一种基于随机因子的安全方案。首先,对无线体域网的结构进行了分析,针对无线体域网的特点和结构分析了可能的攻击方法和安全威胁,然后对于无线体域网中的各个阶段分别总结目前的研究中出现的安全技术,从无线体域网的工作过程来看,主要分为无线体域网的数据收集阶段,数据传输阶段,数据聚集阶段,数据存储阶段以及数据访问阶段并分别分析和比较相关的安全技术。然后,从保密性,完整性等角度出发,并结合抗抵赖性等需要,参考IEEE 802.15.6标准,提出一种基于随机干扰和杂凑函数的方案SASF(safety assurance start from),该方案分别考虑了从远程信息系统,智能移动设备,和无线传感器节点开始互相认证身份的通信协议。接着建立了攻击者模型,并结合有穷状态自动机对方案的安全性进行了分析。接着结合arduino硬件以及温度传感器等进行了仿真实验,模拟了所设计的安全方案并对实验结果进行了分析。最后,总结全文,并展望了无线体域网的发展前景。
[Abstract]:With the large-scale development and update of wireless network technology, communication technology, hardware design technology and sensor technology, the Internet of things, as a very useful and promising technology, has gradually become the focus of many experts and scholars. As an important branch of the personal physical information monitoring, wireless body area network (VSN) is an important branch of the Internet of things. In the age of aging population in China, it has more important research significance and broad application prospects. Wireless body domain network technology has been applied in many fields, such as telemedicine and monitoring, somatosensory games, tracking and positioning, intelligent home system and so on. Wireless body domain network, from a human point of view, is a kind of arrangement by people. A small or micro sensor in the body or surface, a network information system composed of intelligent mobile devices (such as smart phones, PDA) and remote information centers and all kinds of terminals that can display information. In these information systems, sensors arranged on or around the human body are mainly responsible for collecting relevant human physical information or information. The environment data related to the human body, and then the sensor or directly stored the information in the local system, or sent to the local base station or intelligent mobile device through the wireless local network, or sent directly through the local gateway through the Internet or other communication networks to the remote information processing service system. Intelligent mobile The equipment can forward the information to the remote information system according to the needs. In addition, the remote information service system can store and process the collected information, and push the processing results of the information to various terminals which can be displayed in real time, such as the intelligent mobile terminal, the real-time electronic information display system and so on. The wireless body domain network system is more complex. The network application system involves wireless network communication technology, software design technology, hardware technology and so on. In order to standardize the wireless body area network system and make the related research of wireless body domain network standardized, in December 2011, the IEEE 802.15.6 working group set up the standard for the establishment of the human body LAN with the wireless sensor surrounding the human body. In the past few years, there have been many research achievements in wireless body domain networks. On the other hand, the wireless body area network system is a personal service for the user. The information collected is mainly the user's physical characteristics, and has a certain privacy. In the open wireless communication network system, the information collected by the wireless sensor nodes is easy. Wiretapping or being tampered with maliciously. The nodes in the wireless body area network system have the characteristics of relatively low computing power, limited storage space and limited energy. Moreover, the relative position of the nodes in the wireless body domain network is often changed because of the constant change of the human body posture, which leads to the wireless body domain network system. The structure will also change frequently, so there are many very effective security technologies used in our Internet, but these technologies are not necessarily applied to the wireless body area network, but need to be designed for the structure and characteristics of the wireless body domain network to design a secure scheme for the non linear domain network. The content of this paper is first of all This paper analyzes the structure of WSN, and summarizes the research results of the security in WLAN. A security scheme based on random factors is proposed in combination with the security target of WSN. First, the structure of wireless body domain network is analyzed, and the possible attack is analyzed in view of the characteristics and structure of WSN. To attack the method and security threat, then summarize the security technology in the current research of the wireless body domain network. From the working process of the wireless body domain network, it is divided into the data collection stage, the data transmission stage, the data aggregation stage, the data storage stage and the data access stage. Do not analyze and compare the related security technologies. Then, from the perspective of privacy, integrity, and the need of anti repudiation, and referring to the IEEE 802.15.6 standard, a scheme SASF (safety assurance start from) based on random interference and hash function is proposed, which considers from remote information systems, intelligent mobile devices, and The wireless sensor nodes begin to authenticate the identity of the communication protocol. Then the attacker model is established, and the security of the scheme is analyzed with the finite state automata. Then the simulation experiments are carried out with the Arduino hardware and the temperature sensor, and the designed security scheme is simulated and the experimental results are analyzed. Finally, we summarize the full text and look forward to the prospect of wireless body area network.

【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92;TP309.2

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本文编号:1795590

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