无线传感器网络广播认证协议研究

发布时间：2017-09-04 20:12

  本文关键词：无线传感器网络广播认证协议研究

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【摘要】：无线传感器网络能够实时获知、收集以及传播信息,主要由体积小、能量低且计算能力有限的传感器节点组成。因为节点部署环境的开放性和无线传输等特性,导致无线传感器网络在实际应用中存在安全问题。然而,在很多应用领域,譬如重要目标追踪、安全监测或远程医疗等,通常要求较高的安全性。广播是无线传感器网络主要的通信方式。广播认证为广播消息提供安全保障,确保消息来源的可靠性和消息的完整性。将广播认证技术应用到无线传感器网络中,能够解决在传输过程中消息被攻击者窃听、修改、伪造以及重放等安全问题。广播认证协议主要分两类:基于消息认证码的广播认证协议和基于数字签名的广播认证协议。相比于基于消息认证码的广播认证协议,基于数字签名的广播认证协议更加安全,因为该类协议的认证机制为立即认证。基于数字签名的广播认证协议包括:一次签名的广播认证协议和基于公钥签名的广播认证协议。其中一次签名广播认证协议限制了签名消息的数量、签名过程复杂且签名消息长度较长,导致通信和计算消耗较高。基于公钥签名的广播认证协议包括基于证书的广播认证协议和基于身份的广播认证协议。在基于证书的广播认证协议中,证书传输消耗大量能量且证书存储占用大量空间。基于身份的广播认证协议无传输证书消耗且效率比基于证书的广播认证协议高。因此,本文针对基于身份的广播认证协议展开研究,主要成果如下:1)提出了一种改进的高效消息恢复式基于身份的广播认证方案,该方案在基于身份的数字签名方案基础上,采用消息恢复技术,提出一种适合无线传感器网络的广播认证方案。该方案将固定长度消息经过签名过程隐藏在签名中并在验证过程中将原始消息恢复,因为消息不随着签名一起发送,广播包长度明显减少。通过对该方案的安全性分析和简单效率分析得出结论:该方案实现了实体认证和消息完整性认证,在适应性选择消息攻击和身份攻击下是存在性不可伪造的,且该方案在通信带宽和通信能量消耗方面有所改善,减少了通信带宽和通信能量消耗。2)提出了一种高效的部分消息恢复式基于身份的广播认证方案,它是在上述方案中签名固定长度消息的基础上提出的。该方案对签名消息长度没有限制,可以对任意长度的消息进行签名及恢复,改进后的方案更加适用于无线传感器网络的实际应用。采用该方案可以有效缩短广播包长度,减少通信带宽和通信能量消耗。
【关键词】：无线传感器网络 广播认证 基于身份的数字签名 消息恢复式签名
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究目的和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 本文主要工作及结构安排17-18
• 第二章 背景知识简介18-28
• 2.1 密码学基础18-21
• 2.1.1 哈希函数18
• 2.1.2 消息认证码18-19
• 2.1.3 双线性对19-20
• 2.1.4 数字签名20-21
• 2.2 无线传感器网络简介21-27
• 2.2.1 无线传感器网络概述21-23
• 2.2.2 无线传感器网络中的特征23
• 2.2.3 无线传感器网络中的应用23-25
• 2.2.4 无线传感器网络中的安全问题25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 无线传感器网络中的广播认证28-36
• 3.1 广播认证的概念及特征28-29
• 3.2 无线传感器网络中的广播认证协议的分类29-35
• 3.2.1 基于消息认证码的广播认证协议30-31
• 3.2.2 基于数字签名的广播认证协议31-34
• 3.2.3 典型广播认证协议的对比分析34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 一种改进的基于身份的广播认证协议36-48
• 4.1 基于身份的认证协议简介36-37
• 4.2 前提假设和符号说明37-38
• 4.3 方案回顾38-39
• 4.4 改进的EIBAS方案39-41
• 4.4.1 改进的EIBAS方案—IEIBAS39-41
• 4.4.2 部分消息恢复式EIBAS方案—IEIBAS-P41
• 4.5 性能分析41-46
• 4.5.1 安全性分析41-44
• 4.5.2 效率分析44-46
• 4.6 本章小结46-48
• 第五章 总结及展望48-50
• 5.1 总结48
• 5.2 展望48-50
• 参考文献50-54
• 致谢54-56
• 作者简介56-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李OzOz;李成海;李兵兵;赵勇军;;无线传感器网络及其军事应用研究[J];飞航导弹;2012年09期

2 左瑞麟;KIM Cheonshik;易训;;Certificateless Message Recovery Signatures Providing Girault's Level-3 Security[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2011年05期

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本文编号：793585