6LoWPAN移动切换优化与安全通信研究

发布时间：2017-09-26 18:20

  本文关键词：6LoWPAN移动切换优化与安全通信研究

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【摘要】：随着物联网技术的普及,其拓扑动态性特点引出了前所未有的移动性问题,如何使节点进行高效的移动切换和数据安全传输成为当今研究热点。移动网络中,更多的接入与切换操作使数据安全问题成为需要考虑的重要因素。本文结合下一代网络中移动性和邻居发现机制,提出了一种节点发现辅助接入方法。实现本地物联网内以IPv6方式通信,满足移动切换需求。在此基础上,对节点进行访问控制,即实现接入认证,并使用高级加密标准对传输的数据进行加密,在保证传输效率的同时实现安全的移动通信。论文的主要工作为:(1)6LoWPAN发现辅助移动切换实现拟定了在新一代物联网协议6LoWPAN中的实现方案,将6LoWPAN移动节点、接入节点和物联网网关等结合,基于Contiki系统,设计轻量化的高效移动切换方案,改进6LoWPAN中RPL协议的拓扑建立和维护过程。结合接收信号强度和时延等参数,利用Contiki系统的事件驱动编程方法,对实时的接收信号强度进行分析,预判网络动态趋势,在RPL有向无环图拓扑的构建和维护过程中实现预切换机制。硬件实验测试通过后,在基于Contiki系统的Cooja模拟器中对网络性能测试分析。结果表明此方法较原有使用6LoWPAN的通信在移动接入效率和丢包率方面都有所改善。(2)基于6LoWPAN的接入认证和加密基于物联网平台和Contiki操作系统,对比测试多种典型加密算法。在CC2530节点上实现高级加密标准,对网络数据包的有效负载进行加密,并结合无线节点的接入认证,实现轻量化的物联网端安全移动通信。(3)对安全移动方案的整合测试及分析使用基于CC2530芯片的SM2530节点搭建平台,完成了对改进的Contiki系统在真实环境中的测试分析,并在模拟器中进行了较大规模的网络模拟实验,测试了网络的移动性能。结合之前的移动切换方案,对整合接入认证和传输安全的方案可行性和效率进行了测试,完善了物联网末端通信过程。最终,对论文研究内容和成果进行总结,分析不足并指出后续待解决问题。
【关键词】：物联网 6LoWPAN 移动性 节点发现 认证 加密
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.4;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意义9
• 1.2 国内外研究进展9-17
• 1.2.1 6LoWPAN技术研究进展10-13
• 1.2.2 移动性研究现状13-14
• 1.2.3 物联网安全研究现状14-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 1.4 论文组织结构18-20
• 第二章 相关理论与技术20-30
• 2.1 IPv6技术20-21
• 2.1.1 邻居发现20-21
• 2.1.2 自动配置21
• 2.2 6LoWPAN技术21-22
• 2.3 RPL协议22-24
• 2.3.1 RPL协议介绍23
• 2.3.2 RPL控制消息23-24
• 2.3.3 DODAG建立过程24
• 2.4 Contiki操作系统24-27
• 2.4.1 Contiki系统结构25-26
• 2.4.2 Contiki系统移植26-27
• 2.4.3 Contiki开发工具27
• 2.5 加密算法对比27-29
• 2.6 小结29-30
• 第三章 6LoWPAN移动切换优化30-44
• 3.1 6LoWPAN节点发现过程优化30-31
• 3.2 预切换通信31-36
• 3.2.1 节点UDP通信实现31-33
• 3.2.2 移动切换过程33-34
• 3.2.3 路径选择算法34-36
• 3.3 基于Contiki开发平台搭建36-38
• 3.3.1 硬件平台36
• 3.3.2 软件环境36-38
• 3.4 实验配置与通信测试38-43
• 3.4.1 本地实验平台及配置38-39
• 3.4.2 实验设计39-40
• 3.4.3 模拟移动场景40-41
• 3.4.4 6LoWPAN移动切换性能分析41-43
• 3.5 小结43-44
• 第四章 6LoWPAN接入认证及安全通信44-59
• 4.1 节点接入认证44-47
• 4.1.1 节点域间访问控制44-46
• 4.1.2 预共享密钥域内接入控制46-47
• 4.2 多种加密标准分类对比测试47-48
• 4.3 AES加密算法实现48-53
• 4.4 系统测试与性能分析53-57
• 4.4.1 接入控制测试53-56
• 4.4.2 数据安全测试56
• 4.4.3 移动性与安全机制整合测试56-57
• 4.5 小结57-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-68
• 致谢68-69
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文69

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本文编号：925012