| 【中文题名】 | 无线传感器网络广播认证方案研究 |
| 【英文题名】 | An Efficient Broadcast Authentication Scheme for Wireless Sensor Networks |
| 【学科专业】 | 测试计量技术及仪器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 无线传感器网络,安全,广播认证,Merkle散列树,TinyOS, |
| 【英关键词】 | Wireless Sensor Network,Security,Broadcast authentication,Merkle hash tree,TinyOS, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线通信>移动通信>> |
| 【论文摘要】 |
网络安全技术历来是网络技术的重要组成部分。无线传感器网络由于其部署环境的开放性、资源的有限性，比传统网络更易受到安全方面的威胁。许多应用场合对无线传感器网络安全提出了要求，而认证是网络安全服务一个基本方面，目的是证明节点的身份和消息的来源，是其它安全服务的基础。
本文在介绍了无线传感器网络的基本结构及相关概念的基础之上，分析了无传感器网络中的基本安全服务之一——广播认证及用于广播认证的各种基本的密码术算法进行了深入的分析，在此基础之上提出了一种新颖的广播认证方案——基于Merkle散列树的高效的广播认证方案(EBAS)。
EBAS方案利用了Merkle散列树的优良特性，极大地减少了传统一次签名的公钥尺寸。EBAS方案采用一包一签名的机制，每个消息包中的签名包含了相应消息完整的认证路径及公钥，接收方接收到了消息包就能立即对其来源、完整性和新鲜性进行验证，消除了μTESLA方案中的认证延迟。EBAS方案具体实现分为三个阶段：密钥生成阶段、签名阶段和认证阶段。本文对每一阶段的实现都进行了详细地描述，并为尽可能地降低能耗对Merkle树的参数进行了优化。在对EBAS方案的安全性能及能耗情况进... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-9 |
|
第一章 绪论 |
9-19 |
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1.1 无线传感器网络概述 |
9-12 |
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1.1.1 无线传感器网络节点 |
9-10 |
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1.1.2 无线传感器网络体系结构 |
10-11 |
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1.1.3 无线传感器网络的协议栈 |
11-12 |
|
1.2 无线传感器网络的应用 |
12-14 |
|
1.3 国内外主要研究热点 |
14-17 |
|
1.4 本课题研究的目的及意义 |
17-18 |
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1.5 论文主要的研究工作与篇章结构 |
18-19 |
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第二章 无线传感器网络安全问题 |
19-35 |
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2.1 无线传感器网络与传统AD-HOC网络的区别 |
19-20 |
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2.2 无线传感器网络的限制 |
20 |
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2.3 无线传感器网络的安全需求 |
20-22 |
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2.3.1 通信安全需求 |
21-22 |
|
2.3.2 信息安全需求 |
22 |
|
2.4 无线传感器网络各协议层安全问题分析 |
22-28 |
|
2.4.1 物理层协议及其安全机制 |
23 |
|
2.4.2 数据链路层协议及其安全机制 |
23-24 |
|
2.4.3 网络层协议及其安全机制 |
24-26 |
|
2.4.4 传输层协议 |
26-27 |
|
2.4.5 应用层协议及其安全机制 |
27-28 |
|
2.5 无线传感器网络的安全技术 |
28-31 |
|
2.5.1 无线传感器网络安全协议所要实现的目标 |
28 |
|
2.5.2 无线传感器网络的广播认证 |
28-30 |
|
2.5.3 无线传感器网络的密钥管理 |
30-31 |
|
2.6 无线传感器网络的安全协议—SPINS |
31-34 |
|
2.7 本章小结 |
34-35 |
|
第三章 无线传感器网络中的广播认证 |
35-47 |
|
3.1 无线传感器网络中广播认证方案的分类 |
36-38 |
|
3.2 用于广播认证的各种密码术算法 |
38-43 |
|
3.2.1 消息认证码(MAC) |
38-39 |
|
3.2.2 抗冲突的散列(hash)函数 |
39-40 |
|
3.2.3 一次签名(one-time signature) |
40-41 |
|
3.2.4 Merkle散列(hash)树 |
41-43 |
|
3.3 基于树的高效的MTESLA方案 |
43-46 |
|
3.3.1 方案概要 |
43-45 |
|
3.3.2 性能分析 |
45-46 |
|
3.3.3 存在的问题 |
46 |
|
3.4 本章小结 |
46-47 |
|
第四章 基于树的高效广播认证方案(EBAS) |
47-64 |
|
4.1 基本思想 |
48-49 |
|
4.2 详细描述 |
49-55 |
|
4.2.1 密钥生成 |
50-52 |
|
4.2.2 签名生成 |
52-53 |
|
4.2.3 签名验证 |
53-54 |
|
4.2.4 加密算法 |
54-55 |
|
4.3 理论分析 |
55-63 |
|
4.3.1 成本分析 |
55-59 |
|
4.3.2 Merkle树的高度确定 |
59-60 |
|
4.3.3 安全分析 |
60-62 |
|
4.3.4 与现有无线传感器网络广播认证方案的比较 |
62-63 |
|
4.4 本章小结 |
63-64 |
|
第五章 仿真评估 |
64-72 |
|
5.1 仿真平台选择 |
64 |
|
5.2 EBAS仿真程序构成及其组件功能 |
64-68 |
|
5.3 参数确定 |
68-69 |
|
5.4 结果分析 |
69-71 |
|
5.5 本章小结 |
71-72 |
|
第六章 结论与展望 |
72-74 |
|
6.1 结论 |
72-73 |
|
6.2 展望 |
73-74 |
|
参考文献 |
74-79 |
|
致谢 |
79-80 |
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硕士期间发表的论文 |
80 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385599 |
