无线自组网络的密钥管理认证系统设计与实现

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无线传感器网络,是一种由大量廉价微型的传感器节点之间通过无线、多跳、自组织的方式而形成的静态网络系统,他们部署在监测区域之内,作为物联网与信息物理系统的重要感知末梢,因其应用越来越广泛,所以部署规模将会变得越来越大。另外由于移动节点的引入,无线传感器网络已经逐步由传统的静态网络转变为动态网络,但是传统的认证方案大多只针对静态网络,对移动节点的认证效率相对来说较低,并且不适用于大规模部署的无线传感器网络的认证。因为,传统的认证方案对大范围的无线自组网效果不甚理想。在信息安全所在的领域范围内,CPK是“Combined Public Key”的缩写,其中文名为组合公钥,它是一种新型加密算法,其功能是以很小的资源,生成大规模密钥。随着全球信息化建设不断的深入,安全与发展的矛盾日益突出。新的发展思路将产生变化,应当从消极的被动防护,走向积极的主动治理,通过构建可信度高的网络环境,达到既能促进发展,又能赢得安全的双重目标。因此将新型的加密算法投入到维护网络安全的应用中是迫切需要的。本文基于无线自组网络模型,实现了一种以椭圆曲线理论为基础,以CPK算法为核心的组合公钥体制加密软件。这种基于CPK加密算法体制的认证方案,解决了传统认证方案存在的问题,如对移动节点认证效率低下,以及针对那些规模较大的无线自组网络来说,认证效果并不太理想的缺点。本文所做的主要工作有:1.研究基于组合公钥体制的密钥分发与管理方法,既就是一种基于椭圆曲线原理的CPK加密算法。其次对其在性能安全指数方面及软件运行方面进行仿真测试,分析测试网络性能评价参数变化,与原有方案进行对比;2.研究基于组合公钥的无线传感器网络移动节点认证方案。其中移动节点认证方案包括以下阶段:簇头间相互认证及邻居关系列表的建立;移动节点初始化认证;移动节点簇间切换预认证;移动节点簇间切换重认证。3.对系统进行了相应的运行测试,在通信内容的保护方面,能够直观的看出利用加解密模块可对数据进行正确的处理,保障了数据安全性。分析表明,本文所实现移动节点认证方案在保证安全性的基础上,既降低了移动节点切换认证时延,延长了移动节点在网络内部的有效工作时间,而且提高了移动节点认证效率。由仿真及运行测试结果可见,本文所应用方案优先把确保安全性作为首要考虑因素,既取得了认证时延问题方面的突破,于性能评价方面亦得到了提升,并且就认证效率角度考虑,也有了显著改善。此方案适用于大规模部署的有低时延需求的无线自组网络的信息加密。
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