无线传感器网络安全研究

论文摘要

无线传感器网络是由大量低成本、低功耗、具备感知、数据处理和无线通信能力的微型传感器节点通过自组织方式形成的网络,能够协作地完成实时监测和采集被监测对象的信息并对其进行处理,传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术,在军事、环境、医疗、家居等许多领域具有广阔的应用前景和很高的应用价值,其安全问题也成为人们日益重视的一个重要问题。在传感器网络安全问题研究中,信息的机密性及网络的主动防御性非常重要,使得密钥管理技术和入侵检测技术成为传感器网络安全研究中的一个重要课题。本文在介绍了传感器网络有关安全知识的基础上,分析了其面临的各种安全威胁,结合传感器网络自身特点及安全需求,对传感器网络中的一些相关安全技术和方法进行了探讨研究,重点研究了传感器网络安全中的密钥预分发方案,在对几种典型的密钥预分发方案进行分析的基础上,比较了其各自的优缺点,并对其性能进行了综合评价。基于充分利用节点位置和部署信息思想,本文设计了一种结合Blom方案和正方形部署模型的密钥预分发方案,通过构造一个网络正方形部署模型来进行密钥的预分发,以提高网络的安全连通性和抗攻击能力。仿真结果表明,和现有的基于位置信息的密钥预分发方案相比,该方案可以有效增强网络的抗攻击能力。结合Agent较好的可扩展性特征,本文对传感器网络入侵检测进行了一些探讨研究,给出了一个基于代理的传感网络分布式入侵检测模型。该模型采取一定的信息融合策略,集本地检测和全局检测于一体,提高了系统对入侵的检测能力。最后对本文工作做了总结,指出了本文的不足和下一步的研究工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作与篇章结构
• 第二章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.1.1 传感器网络结构
• 2.1.2 传感器节点结构
• 2.1.3 传感器网络协议栈
• 2.2 无线传感器网络关键技术
• 2.3 无线传感器网络的特点
• 2.4 无线传感器网络应用领域
• 第三章 无线传感器网络安全研究
• 3.1 无线传感器网络安全需求及挑战
• 3.1.1 无线传感器网络安全需求
• 3.1.2 无线传感器网络安全技术挑战
• 3.2 无线传感器网络安全框架
• 3.2.1 安全网络加密协议
• 3.2.2 广播认证协议
• 3.3 无线传感器网络入侵攻击及检测
• 3.3.1 物理层入侵攻击
• 3.3.2 链路层入侵攻击
• 3.3.3 网络层入侵攻击
• 3.3.4 无线传感器网络入侵检测
• 3.4 无线传感器网络密钥预分发安全研究
• 3.4.1 密钥预分发方案主要性能指标
• 3.4.2 基本的随机密钥预分发方案
• 3.4.3 扩展的随机密钥预分发方案
• 3.4.4 基于有限域GF（q）上对称二元多项式的密钥预分发方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于正方形模型的密钥预分发方案
• 4.1 BLOM密钥预分发协议
• 4.2 基于正方形模型的密钥预分发方案
• 4.2.1 网络部署模型
• 4.2.2 预分发阶段
• 4.2.3 直接密钥建立阶段
• 4.2.4 间接密钥建立阶段
• 4.2.5 密钥的撤销和更新
• 4.3 性能分析
• 4.3.1 安全连通概率
• 4.3.2 抗攻击能力
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于代理的传感器网络分布式入侵检测模型
• 5.1 无线传感器网络入侵检测模型分析
• 5.2 基于代理的分布式入侵检测模型
• 5.2.1 模型体系结构
• 5.2.2 检测机制
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结及下一步工作
• 6.1 总结
• 6.2 下一步工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的课题
• 致谢