无线传感器网络中的广播认证技术研究

发布时间：2020-06-24 12:09

【摘要】：近年来,随着传感器技术的不断发展,无线传感器网络被广泛地应用于军事领域、商业应用,以及政府部门、医疗机构等。一个典型的无线传感器网络环境主要由一些被称为基站的控制节点和大量的资源有限的传感器节点组成。在无线传感器网络中,用户为了查询该网络,需要向所有的传感器节点发送查询命令。为了减少网络带宽的消耗以及缩短通信时间,用户通常将信息广播给各传感器节点。由于无线传感器网络中传感器节点数量庞大,无线通信又存在众多安全隐患,这就需要完善的认证机制来确保信息的完整性以及可靠性,广播认证在无线传感器网络通信安全中起到至关重要的作用。在无线传感器网络中,广播包都是单向认证的,这就需要非对称机制来确保安全性；否则,任何被俘获的节点都会泄漏该网络的广播密钥。本文主要研究无线传感器网络中核心安全问题广播认证技术,将密码学技术与无线传感器网络紧密结合。现有的广播认证方案主要基于消息认证码的广播认证和基于公钥密码学的广播认证。前者的能耗较低,而后者能够提供实时认证,这在实际的应用中各有优劣势。本文针对无线传感器网络为用户提供广播认证的应用场景,分别提出了一个高效的基于消息认证码技术的多用户广播认证方案和一个基于身份的在线／离线数字签名的广播认证方案。在多用户广播认证方案中,传感器节点通过基站生成的主密钥链中的密钥来认证用户广播协议的初始化参数,发送者用户使用自已的密钥链与传感器节点进行广播通信。在整个网络的通信过程中,允许发送者用户的动态自主加人,对于被敌手捕获的用户,提供了撤除其广播能力的机制。针对Kar方案的设计缺陷,本文提出了一个基于身份的在线／离线数字签名改进方案,并在此基础上提出了一个无线传感器网络中相应的广播认证方案。在随机预言模型下,该方案能够抵抗自适应选择消息攻击下存在不可伪造攻击,论文给出了相关安全性证明。为了对多个消息进行高效地签名,提出了一个相应的聚合签名方案。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5

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本文编号：2727846