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无线传感器网络路由及其安全方案研究

发布时间:2018-02-10 13:23

  本文关键词: 无线传感器网络 路由算法 安全 签名认证 出处:《西安科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:无线传感器网络是由感知周围环境的各种传感器节点组成的,是一种多跳自组织的无线通信网络。作为当今社会热点技术之一,已被广泛应用于军事、环境监测和保护、绿色农业、工业监测、智能家居、智能交通、远程医疗等领域。传感器节点采用自供电方式,硬件存储和计算等能力有限,同时网络拓扑处于动态变化中,为此设计高效的路由算法是研究的重要方向。无线传感器网络暴露在外,传输信道容易受到窃听和攻击,信息的安全传输问题有待更好的解决。本文主要内容概括为:1.针对WSN节点能量资源有限问题和如何实现能量的高效利用的难点,设计了一种均匀分簇的层次安全路由算法。算法首先采用正六边形网格的分簇方式对区域进行均匀划分,并设计了合理的簇头选举和维护机制以及数据融合策略;为建立高效优化的路由链路传输数据,又设计了层次路由策略以及自动查找路由策略;最后采用预编码技术保证数据的安全传输。仿真表明,所提算法与GRID算法相比,可有效节约节点能量、均衡负载、适应大规模网络、延长生命周期。2.设计的路由算法采用网络编码中的预编码技术,针对网络编码数据传输机制所存在的代间污染攻击和网络开销大的缺陷,提出一种抵抗代内/间攻击的同态签名认证方案。方案利用代标识符来设计签名和验证算法,无需更换系统公密钥。理论分析了同态签名方案的安全性,并在通信开销和计算开销两个方面分析方案的性能。结果表明方案可有效检测和抵抗代内/间攻击,可实现多代信源信息独立认证,具有通信、计算开销小,效率高,安全性能好的优势。
[Abstract]:Wireless sensor network (WSN) is composed of sensor nodes that perceive the surrounding environment. It is a multi-hop self-organizing wireless communication network. As one of the hot technologies in the society, wireless sensor network has been widely used in military, environmental monitoring and protection. Green agriculture, industrial monitoring, smart home, intelligent transportation, telemedicine and other fields. Sensor nodes are self-powered, hardware storage and computing capabilities are limited, while the network topology is in dynamic change. Therefore, it is an important research direction to design efficient routing algorithms. Wireless sensor networks are exposed and transmission channels are vulnerable to eavesdropping and attacks. The problem of secure transmission of information needs to be solved better. The main content of this paper is summarized as: 1. Aiming at the problem of limited energy resources of WSN nodes and the difficulties of how to realize the efficient utilization of energy, A hierarchical secure routing algorithm for uniform clustering is designed. Firstly, the hexagonal mesh is used to divide the region evenly, and a reasonable cluster head election and maintenance mechanism as well as data fusion strategy are designed. In order to establish efficient and optimized routing link transmission data, hierarchical routing strategy and automatic lookup routing strategy are designed. Finally, precoding technology is used to ensure the secure transmission of data. Simulation results show that the proposed algorithm is compared with GRID algorithm. It can save node energy, balance load, adapt to large scale network, prolong life cycle. 2. The designed routing algorithm adopts precoding technology in network coding. Aiming at the defects of the network coded data transmission mechanism, such as intergenerational pollution attack and high network overhead, a homomorphic signature authentication scheme is proposed to resist intra-generation / inter-generation attacks. The scheme uses the proxy identifier to design signature and verification algorithms. The security of homomorphic signature scheme is analyzed theoretically, and the performance of the scheme is analyzed in terms of communication overhead and computational overhead. The results show that the scheme can effectively detect and resist intra-and inter-generational attacks. It can realize the independent authentication of multi-generation source information, which has the advantages of communication, low computing cost, high efficiency and good security performance.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN929.5

【参考文献】

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本文编号:1500616

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