一种新颖的分簇同构无线传感器网络密钥管理方案.pdf

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1、代号10701学号0820980028分类号T1109015密级公开题（中、英文）目一种新颖的分簇同构无线传感器网络密钥管理方案ANovelCluster-basedIsomorphicKeyManagementSchemeforWirelessSensorNetworks作者姓名穆杰指导教师姓名、职称王凯东副教授学科门类工学学科、专业计算机系统结构提交论文日二〇一一年十月十日西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究

2、工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子

3、科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要无线传感器网络是由大量分布在特定区域的无线传感器节点组成的，这些节点能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，传送到用户，具有无线通信、传

4、感、数据处理的能力，并以自组织方式组成无线网络。因此，无线传感器网络可以应用于环境、军事、交通、家庭、医疗等各个方面，具有非常广阔的应用前景。通信安全是无线传感器网络最基本的一项服务，由于传感器节点一般都被布置在恶劣环境、无人区域或者敌方阵营中，加上无线传感器网络本身固有的脆弱性，保证其安全性更是应优先考虑的问题。无线传感器网络除了具有一般无线网络所面临的信息泄露、信息篡改、重放攻击、拒绝服务等多种威胁外，还面临传感器节点容易被攻击者物理操纵，并获取存储在传感器节点中的所有信息，从而控制部分网络

5、的威胁。无线传感器网络的安全方案中，加密技术是基础，核心则是密钥管理。因此，密钥是安全通信的基本保障，有效的密钥管理机制对于增强网络的安全性至关重要。本文首先对无线传感器网络的发展历史、应用背景、体系结构进行了简要描述，分析了无线传感器网络所面临的安全问题。密钥管理问题是本文重点研究的对象。本文详细介绍了无线传感器网络环境下密钥管理的性能指标，以及几种目前广泛研究的密钥分配机制，包括基于KDC的密钥分配机制、基于随机概率的密钥预分配机制、基于公钥密码的密钥协商机制以及基于分簇式的密钥管理机制等。

6、给出了这几种机制下的典型方案，并对各种方案的设计思想以及它们的性能进行了分析。在此基础上，本文提出了一种基于混沌函数和椭圆曲线的分簇同构无线传感器网络密钥管理方案，并且对各种密钥的建立与分配过程做了详细的描述。通过仿真实验和理论分析，验证了该方案在连通率、抗俘获性、可扩展性等方面都比现有的密钥管理方案有很大的提高，更适合于大规模的无线传感器网络。关键词：无线传感器网络密钥管理混沌分簇同构AbstractThewirelesssensornetwork(WSN)composedoflargenum

7、berofsensornodesdistributedoveraspecificareawhichcanreactwiththeenvironment．Besides，thenetworkcanbeusedfortesting，sensing，collectingandprocessinginformationofmonitoredobjects.Thesensornodescancooperatewitheachothertoperformsensinganddateprocessingina

8、d-hocmanner.Therefore,WSNcanbewidelyusedintheareasofenvironment,militaryfield,traffic,homeandmedicaltreatment，andnowitdevelopsveryfastandbecomesmoreandmorepopular.CommunicationsecurityisabasicconcernofWSN.Thenodes,withtheintrinsiclimitationofthenetwo