无线传感器网络认证密钥协商方案的研究

发布时间:2018-06-18 17:27

  本文选题:无线传感器网络 + 认证 ; 参考:《新疆大学》2017年硕士论文


【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是物联网的根基,网络中的节点被部署在监测区域,用来采集、传输和处理所处环境的物理参数;由于节点自身存储空间、供能等受限的特点及环境因素,使得其不具备复杂的认证能力。WSNs中,认证是保障网络安全的首要安全措施。所以,为了确保传输数据安全性,实现节点间的认证、密钥协商成为了重要的研究点。但考虑到无线网络与传统网络结构存在很大差异性,所以传统网络的认证技术不能被直接套用于WSNs。本文深入研究了常用加密算法,对经典无线传感网络认证方案进行归纳、总结,在此基础上改进方案,提高无线网络安全性。具体工作如下:首先,介绍了无线传感器网络的网络模型、常用的加密算法、经典认证方案等网络安全相关知识,分析了认证机制在保障数据安全中的重要性,并对已有方案进行改进。以分布式网络模型为基础,讨论出一则基于共享密钥的认证密钥协商协议,讲述了协议的执行过程,分析了其安全性和计算效率。其次,由于分布式网络不适用于规模较大的无线传感器网络,分簇式网络具有更好的扩展性。因此,在分簇式网络模型基础上,利用混沌系统与传统密码学相似的特性,提出了基于chebyshev混沌映射的认证密钥协商方案,详细叙述了方案的密钥协商流程,对设计方案的安全性、效率进行了分析讨论。最后,为了验证基于分簇式网络所提出方案的可用性、安全性和可行性,设计由raspberry pi 3节点组成的实验平台,对系统的性能进行测试。
[Abstract]:Wireless Sensor Networks (WSNs) is the foundation of the Internet of things. Nodes in the network are deployed in monitoring areas to collect, transmit and process physical parameters of the environment in which they are located. Due to the limited characteristics of power supply and environmental factors, authentication is the primary security measure to ensure network security because of its lack of complex authentication capability. Therefore, key agreement has become an important research point in order to ensure the security of data transmission and the authentication between nodes. However, considering the great difference between wireless network and traditional network structure, the authentication technology of traditional network can not be directly applied to WSNs. In this paper, the common encryption algorithm is deeply studied, and the classical authentication scheme of wireless sensor network is summarized, and then the scheme is improved to improve the security of wireless network. The main work is as follows: firstly, this paper introduces the network model of wireless sensor network, common encryption algorithms, classical authentication schemes and other network security-related knowledge, and analyzes the importance of authentication mechanism in ensuring data security. The existing scheme is improved. Based on the distributed network model, this paper discusses an authentication key agreement protocol based on shared key, describes the execution process of the protocol, and analyzes its security and computing efficiency. Secondly, because distributed networks are not suitable for large scale wireless sensor networks, cluster networks are more scalable. Therefore, based on the clustering network model and the similar characteristics of chaotic system and traditional cryptography, an authenticated key agreement scheme based on chebyshev chaotic mapping is proposed, and the key agreement flow of the scheme is described in detail. The security and efficiency of the design scheme are analyzed and discussed. Finally, in order to verify the availability, security and feasibility of the proposed scheme based on cluster networks, an experimental platform composed of raspberry pi 3 nodes was designed to test the performance of the system.
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN918.4

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本文编号:2036306

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