面向6TiSCH网络的节点安全入网机制研究与实现

发布时间：2020-03-28 00:39

【摘要】：随着工业物联网的不断发展,地址资源不足的问题日益凸显,IPv6技术让每一个设备都有一个地址,如何让工业设备支持IP是目前的研究热点。本文涉及的6TiSCH网络(IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e)是IETF工作组正在推进的支持IPv6的工业无线标准,该标准能够很好地满足工业无线网络对可靠性、低功耗的需求。由于6TiSCH网络通过无线介质进行传输,它比有线网络更容易受到攻击,同时6TiSCH网络节点资源有限,解决其安全问题是其是否能大规模应用的关键。节点安全入网问题是6TiSCH网络的可信基础,现有的IETF工作组对6TiSCH网络的节点安全入网机制已提出了多个标准草案。本文将参考目前的IETF工作组文档及标准草案,设计一套适用于6TiSCH网络的节点安全入网机制,主要工作分为如下4个方面:1.针对现有的6TiSCH相关标准和工作组文档描述的6TiSCH特征和需求,分析了6TiSCH网络的时间同步、TSCH接入模式以及RPL路由等关键技术,重点分析了6TiSCH网络的安全框架和需求。2.参考6TiSCH工作组已发布的工作组文档,设计并实现了一种6TiSCH网络节点安全入网机制。基于预共享密钥、受限环境下安全对象及CoAP(受约束的应用协议)等关键技术,新节点可通过监听增强信标帧加入网络,完成入网认证,实现安全会话通道建立。3.针对多个6TiSCH网络节点在较短时间窗口同时入网时,入网安全请求易引起冲突和碰撞等问题,提出了一种基于数据聚合的安全入网方法,入网代理将多个6TiSCH入网请求封装在一个安全请求数据帧中,有效减少网络中入网报文的开销。4.首次在基于CY2420的平台上搭建了基于6TiSCH的安全系统对上述机制进行测试验证。测试系统测试结果表明,基于CY2420的6TiSCH安全测试平台实现了与目前6TiSCH工作组标准草案要求一致的入网安全机制;实现了多节点入网的优化方案,验证了本文所设计方案的可行性。
【图文】：

图 2.1 6TiSCH 协议栈用 6LoWPAN 技术进行路由转发、报头压缩、分片、重用的 IP 协议为 IPv6，可用于解决 IPv4 网络地址资源不用 UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）和 Iage Protocol，，Internet 控制消息协议）在路由器和 IP 主机，6TiSCH 通过基于 COMI（CoAP 管理接口）的 CoAP数据报传输层安全(DTLS)协议可用于保护 CoAP 数据报(PANA)用于保护加入过程，6LoWPAN报头压缩用于压缩 LLN 选择的路由协议。H 网络特征及关键技术

发送本地IPv6地址图 3.19 Pledge 状态机含6个状态，状态机在6个状态中跳能介绍。MON_IDLE：维持状态机运转，表 3.1 Pledge 状态机状态介绍状态 _COMMON_IDLE N_NETWORK_START 启_JP_ROUTE_WAIT 等待_BEACON_WAIT 广IN_REQUEST_START 启动
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN915.08

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本文编号：2603644