基于Chebyshev多项式的WSN认证方案研究

发布时间：2017-10-31 05:10

  本文关键词：基于Chebyshev多项式的WSN认证方案研究

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【摘要】：数据的采集和处理是无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的基本服务机制,随着WSN的应用深入各个领域,其所收集处理的数据包含大量有价值的敏感信息,但由于无线传感器网络自身的特点和恶劣的部署环境,使其极易受到敌手攻击,因此研究有效的防御措施对数据的保护和网络的正常运行具有重要意义。认证机制是保护WSN安全的首道防线,由于位于底层的感知节点在计算、存储以及携带能量等方面受到限制,因此在传统有线网络上部署的认证机制并不完全适合WSN。本文深入分析目前WSN面临的严峻安全挑战,并对WSN现有典型认证方案进行归纳和总结,同时探究和实现新颖的WSN认证方案。具体工作如下:首先,本文简要介绍了WSN的体系结构和应用背景,并指出在WSN中加入安全防御机制的重要意义。分析了WSN面临的攻击与防御手段,总结了WSN认证机制和密码算法的研究现状。并介绍了WSN的软硬件设计平台,为算法的验证工作打下基础。其次,介绍了密码学相关知识,并对现有文献的认证方案进行分析和改进,以分布式WSN模型为基础,提出一种新的基于Chebyshev多项式的可认证密钥协商方案,详细叙述了密钥协商的流程,并对方案的效率和安全性进行分析。再次,为保障外部用安全户获取无线传感器网络内部服务,以分簇式WSN模型为基础,设计了一种基于Chebyshev多项式的用户认证方案,在对认证过程进行详细叙述的同时,分析了方案的安全性与效率。最后,搭建了以CC2538节点构成的无线传感器网络实现系统,验证了本文提出的基于Chebyshev多项式的可认证密钥协商方案的可行性。
【关键词】：无线传感器网络 安全 认证 Chebyshev多项式 CC2538
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 基于对称密码算法的认证8
• 1.2.2 基于非对称密码算法的认证8-10
• 1.3 本文研究内容10
• 1.4 全文组织结构10-12
• 第2章 无线传感器网络安全概述12-24
• 2.1 无线传感器网络模型12-14
• 2.2 无线传感器网络的应用14-15
• 2.2.1 国防军事14
• 2.2.2 智能交通14
• 2.2.3 智能农业14-15
• 2.2.4 理疗护理15
• 2.2.5 智能家居15
• 2.3 无线传感器网络安全15-20
• 2.3.1 WSN安全需求15-16
• 2.3.2 WSN的安全威胁16-17
• 2.3.3 WSN防御措施17-18
• 2.3.4 WSN加密算法18-19
• 2.3.5 WSN认证机制19-20
• 2.4 无线传感器网络平台20-23
• 2.4.1 硬件平台20-21
• 2.4.2 软件平台21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 基于Chebyshev多项式的WSN可认证密钥协商方案24-32
• 3.1 方案设计的背景知识24-26
• 3.1.1 代数基础24
• 3.1.2 Chebyshev多项式24-25
• 3.1.3 有限域上的Chebyshev多项式25-26
• 3.1.4 单向散列函数26
• 3.2 Chen等人提出的方案26-28
• 3.2.1 方案描述26-27
• 3.2.2 方案存在的问题27-28
• 3.3 本文方案28-31
• 3.3.1 方案描述28-29
• 3.3.2 合理性分析29-30
• 3.3.3 安全性分析30
• 3.3.4 存储开销30-31
• 3.3.5 计算开销31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 基于Chebyshev多项式的WSN用户认证方案32-38
• 4.1 方案模型32-33
• 4.1.1 方案网络模型32
• 4.1.2 方案系统模型32-33
• 4.2 方案流程33-35
• 4.2.1 注册阶段33
• 4.2.2 登录阶段33-34
• 4.2.3 认证阶段34-35
• 4.2.4 口令更新阶段35
• 4.3 方案分析35-37
• 4.3.1 安全性分析35-36
• 4.3.2 存储分析36
• 4.3.3 方案效率分析与比较36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 硬件实现38-43
• 5.1 实验平台的搭建38-39
• 5.2 系统核心构架39-40
• 5.3 编译烧写40-41
• 5.4 测试结果41-42
• 5.5 本章小结42-43
• 第6章 总结及下一步工作43-45
• 6.1 总结43-44
• 6.2 下一步工作44-45
• 参考文献45-48
• 在读期间发表论文48-49
• 致谢49-50

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