无线传感器网络中的密钥分配算法分析

论文摘要

随着无线网络技术和设备不断更新,大规模、低能耗的无线传感器网络的应用范围越来越广,在生命安全,军事应用,家庭住宅等各项领域都有着重要的应用。本文主要用三个篇章介绍无线网络安全,它们分别是无线传感网络的结构,算法设计需要考虑的因素以及无线网络的密钥管理。这三个篇章彼此联系,通过它们来完整的解说下无线传感器网络安全算法内容。在本文中我们首先概述了网络节点的结构,网络传输的拓扑图以及最重要的无线网络协议分层结构图,这些构成了无线网络的物理基础;然后介绍设计算法时由于传感器自身限制所需要考虑的因素;最后我们讨论密钥管理技术。如何分配密钥使相互通信的网络节点能够拥有相同的密钥,从而实现节点之间的安全通信,是网络安全的一个重要的研究方向。我们研究经典算法的同时,着重研究了密钥算法—多项式算法,分析了多项式算法的以下特性:(1)储存空闲小,储存效率高。仅需要存放若干个多项式就可以生成成百上千个密钥。(2)安全性能好,从分析中我们可以看出,在破解同样数目的网络节点下,多项式算法被破解的概率非常低,大大提高了数据传输安全。(3)能够支持更大规模的网络节点。同样,我们可以看到采用多项式密钥算法可以大大提高网络的承载能力,这对于大规模的无线网络来说意义重大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外无线传感器网络研究的现状
• 1.3 无线传感器未来的发展
• 第二章 无线传感器的网络结构
• 2.1 无线传感器网络的概述
• 2.1.1 无线网络的基本组成单元—网络节点
• 2.1.2 无线传感器网络的构架
• 2.1.3 网路运行环境和传播媒介
• 2.2 传感器网络的协议栈
• 2.2.1 传感器网络协议栈的层次
• 2.2.2 物理层
• 2.2.3 数据链路层
• 2.2.4 网络层
• 2.2.5 传输层
• 2.2.6 应用层
• 2.3 本章小结
• 第三章 算法设计需要考虑的要素
• 3.1 传感器网络的安全需求
• 3.1.1 与传统网络相同的安全需求
• 3.1.2 无线传感器网络特有的安全需求
• 3.2 传感器网络安全算法设计的限制
• 3.2.1 传感器节点自身的限制
• 3.2.2 传感器网络本身的限制
• 3.3 常见的 WSN 攻击方法及其防御技术
• 3.3.1 物理层的攻击和防御
• 3.3.2 链路层的攻击和防御
• 3.3.3 网络层攻击和防御
• 3.4 本章小结
• 第四章 传感器网络密钥管理中的分配算法
• 4.1 密钥管理概述
• 4.2 算法分析的指标步骤和算法比较
• 4.3q 键分配算法
• 4.3.1 q 键分配算法的背景
• s 的因素'>4.3.2 q 键算法中影响连接概率 P_s的因素
• d 的因素'>4.3.3 q 键算法影响破解概率 P_d的因素
• 4.3.4 q 键算法网络规模的估算
• 4.3.5 q 键算法结论
• 4.4 新的密钥算法—多项式密钥分布算法
• 4.4.1 密钥生成器的概念
• 4.4.2 多项式密钥生成器及其特点
• s 的因素'>4.4.3 多项式算法影响连接概率 P_s的因素
• d 的主要因素'>4.4.4 多项式算法影响破解概率 P_d的主要因素
• 4.4.5 多项式算法的网络规模估计
• 4.5 多项式算法和 q 键算法的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望未来
• 致谢
• 参考文献