基于物联网技术的密钥管理方案研究

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物联网(Internet of Things,IoT)作为一种新的通信模式,将在未来通信领域中发挥着不可替代的作用。随着物联网快速发展,物联网技术受到了各界研究学者的关注。   物联网中,通常通过位于感知层且由大规模传感节点形成的传感网络来完成相关数据的采集。然而,由于传感节点的能量、存储、通信、计算等资源有限,网络拓扑动态变化及其他环境因素的影响,这使传感网络容易受到各类攻击。在此背景下,本文将以物联网的重要组成部分—无线传感器网络(Wireless SensorNetworks,WSN)为基础,对物联网技术中的密钥管理技术进行研究探讨,以向无线传感器网络提供安全基础。   本论文以保证网络安全性、提高网络性能为目标,对物联网环境下的密钥管理技术展开研究。本论文首先介绍了物联网和无线传感器网络的基本概念,分析了物联网的安全框架和安全需求及无线传感器网络中存在的安全问题。然后,结合密钥管理技术的性能指标,对当前经典的密钥管理方案进行了分析,并总结了其中存在的一些问题。在此基础上,本文提出了一种基于层次式的动态密钥管理方案,该方案采用了“基站-多簇头节点-感知节点”三层网络模型,为大规模网络的管理问题提供了参考,并有效防止了单点失效问题;结合EBS管理机制使本方案支持动态的网络拓扑结构和具有良好的可扩展性;考虑到传感节点的存储资源有限性,本方案提出了一种存储优化机制,弹性地降低了传感节点的存储消耗;且本方案也提供了密钥更新和节点认证机制。最后,结合形式化分析方法—BAN逻辑,对本方案进行协议安全性证明;并通过OMNeT++仿真工具对本方案进行建模和实验仿真,及对实验结果进行分析和比较。
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