無線傳感器網(wǎng)絡(luò)SPINS安全框架協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一種新興的無線網(wǎng)絡(luò)，具有低成本性和可靈活部署性，已經(jīng)成為下一代高性能信息系統(tǒng)攝取前端的最佳候選解決方案。WSN通常被部署在復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，使之往往隱含各種不安全因素。整合多種安全機(jī)制于一體，構(gòu)成WSN的整體安全架構(gòu)是構(gòu)建安全WSN的重要手段。SPINS安全協(xié)議族是最早的WSN安全框架之一，它在數(shù)據(jù)機(jī)密性、完整性、新鮮性、可認(rèn)證性等方面都作了充分的考慮。但是，SPINS協(xié)議只是一個(gè)框架協(xié)議，它并沒有指定實(shí)現(xiàn)各種

2、安全機(jī)制的密碼算法，在SPINS的具體應(yīng)用中，需要考慮很多具體的實(shí)現(xiàn)問題，針對(duì)SPINS在理論上和在實(shí)際實(shí)施過程中存在的問題進(jìn)行研究，對(duì)改進(jìn)'WSN的安全性具有重要意義。 本文首先對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單綜述，然后對(duì)SPINS安全框架協(xié)議進(jìn)行了概述，并與其他安全機(jī)制進(jìn)行了性能比較。在此基礎(chǔ)上，對(duì)SPINS框架協(xié)議實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地系統(tǒng)研究。結(jié)合WSN的特點(diǎn)，本文在對(duì)各種密碼算法比較分析的基礎(chǔ)上，選擇了適合SP

3、INS的底層實(shí)現(xiàn)算法，并進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn)。其中，RC5—CTR分組密碼算法用于實(shí)現(xiàn)消息加密，保證點(diǎn)到點(diǎn)通信機(jī)密性、可認(rèn)證性和新鮮性；RC5—CBC算法用于消息認(rèn)證，保證點(diǎn)到點(diǎn)通信和廣播通信的消息完整性；MD5單向散列函數(shù)用于單向密鑰生成和隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，保證點(diǎn)到多點(diǎn)廣播通信密鑰的安全性。在實(shí)現(xiàn)基本密碼算法的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置2個(gè)場(chǎng)景，使用NS2仿真軟件對(duì)SNEP協(xié)議的機(jī)密性、數(shù)據(jù)認(rèn)證，μTESLA的廣播認(rèn)證安全性、不同條件下廣播報(bào)文速率的穩(wěn)定