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无线传感器网络因其在军事和民用诸多领域的广阔应用前景,越来越受到国内外学者和研究机构的重视,安全问题是阻碍无线传感器网络在实践中广泛应用的重要因素。部署环境的开放性使节点面临被俘获的危险,传感器节点资源受限和节点间的无线通信方式又使得无线传感器网络安全服务的实施面临严峻的挑战。传统的有线网络甚至无线Ad hoc网络的安全机制都不适用于无线传感器网络,必须针对无线传感器网络的特点和面临的挑战为其研究设计高效的安全机制。
论文从密钥管理和认证两方面对无线传感器网络的安全技术进行了研究。对现有的无线传感器网络主流密钥管理方案进行了分类和详细的分析比较,指出了每种方案的优劣及具体适用环境,对公钥密码技术在无线传感器网络安全中的应用进行了有益的尝试,提出了一种基于椭圆密码曲线(Ellipse Cryptology Curve,ECC)的密钥协商协议。同时对现有的广播认证方案进行归纳与比较,重点讨论应用较为广泛的基于源端认证的组播机制uTESLA,并在此基础上提出一种基于分簇的广播认证机制N-μTESLA。最后文章引入面向Agent的WSN中间件技术,在MiniTE路由协议基础上设计密钥分配及认证协议,并将它与中间件平台相结合,构造了一种新的DisWare安全中间件。
论文同时对所提出的基于ECC密钥协商协议和基于分簇的广播认证机制从可行性和有益性从理论上进行了分析,并使用NS-2仿真器对所提出的方案从能耗和安全两方面进行了仿真验证和性能分析。通过对DisWare安全中间件构建一个应用实例,验证了方案的可行性及安全性。