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无线传感器网络密钥管理方案的研究

马宝英

   无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)近年来在军事、医疗、环境监测等领域中得到了广泛的应用,并吸引了日益增多的研究者。与传统网络有所不同,无线传感器网络是一个由许多随机部署的微型传感器节点经过多跳、自组织方式形成的网络结构,传感器节点间彼此配合以实时的观察、感知并采集特定区域内的数据。由于无线传感器网络经常布置在人们无法抵达的恶劣环境甚至是敌方战区中,因此网络的安全性得到了更多的重视,密钥管理作为提供安全服务的重要手段,在消息的加密和身份认证中起着非常重要的作用,目前已经成为信息技术领域的研究热点之一。 本文概述了无线传感器网络的基本知识,包括无线传感器网络的拓扑结构、特点、与无线自组织网络的区别、所面临的挑战等;接着讨论了无线传感器网络中采用的密钥管理方案及其改进方案;之后深入分析了现有几种典型的无线传感器网络密钥管理方案;最后总结现有方案的不足,提出了两种无线传感器网络密钥管理方案。 本文所提出的两种密钥管理方案是在原有方案LKH及分簇WSN密钥管理方案基础上进行的扩展。第一种组播密钥管理方案中,根据节点的剩余能量来组建密钥二叉树,剩余能量高的节点优先进入树的组建过程并且能量不同的节点产生重要性不同的组播密钥;第二种层次树密钥管理方案是在分簇无线传感器网络中,每个簇中生成以簇头为根的簇内密钥树;从所有簇头中选择一个节点作为leader节点,则在多个簇中形成以leader为根的簇间密钥树,首先为leader产生一个密钥,树中剩余密钥的产生是按照从上到下依次建立的,孩子节点使用父节点的密钥及自身的密钥标识符按照特定的方式生成密钥。通过对密钥存储量、密钥更新量的分析和仿真,均说明本文方案节点的密钥存储量及在节点失效或删除后造成的密钥更新代价比原有方案要小,并分析了两种方案可支持的网络规模,进一步证明了本文方案具有较好的性能。……   
[关键词]:无线传感器网络;密钥管理;组播通信;密钥树;存储量
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工程大学2010年
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