随着信息时代的到来,人们可以通过各种设备接收和发送数据,给日常生活带来了便利。但与此同时,信息安全问题也接踵而来,加密技术受到了人们的关注。混沌系统具有对初始值敏感、遍历性、伪随机性等特点,这些特点契合了加密体制中扩散与混淆等特征,因此被应用到信息安全领域。近年来,无线传感网得到了广泛应用,而其安全问题也受到了专家学者的关注。无线传感网信息安全领域的研究主要分为两大类:加密算法和身份认证方案,分别用于保障数据的安全性和信息源的合法性。虽然已经有针对无线传感网信息安全的方案被设计出来,但由于无线传感网结点自身资源受限,无法进行高精度、高强度的运算,因此这些加密方案的效果并不是很理想。而将混沌系统应用于无线传感网信息安全领域是需要探索的一个研究方向。本文主要工作体现在如下四个方面。1.首先介绍本课题的研究背景,包括混沌系统的基本概念和无线传感网的网络结构、工作原理。接着给出了创新点和结构安排。然后阐述了无线传感网信息安全领域的研究现状,主要包括加密算法和身份认证的研究,并指出这些方案存在的不足。最后针对这些不足给出了改进方案。2.设计了一种基于混合混沌映射的无线传感网加密算法。将Logistic映射和Cubic映射整型化,扩大二者产生数据的范围,并使产生的数据易于处理。将两个混沌系统混合提高自相关性,再将线性同余产生器用于混合混沌系统,扩大产生数据的周期。最后利用混合混沌系统产生的数据作为初始值产生密钥,在菲斯特尔(Feistel)加密框架中对数据进行加密。并且同之前的方案相比,本文设计的加密算法在加密长度方面有了较大的提升,加密长度从8位、16位提升至32位,减小加密内容被破解的风险。性能测试结果表明该算法在信息熵、统计分析、密文随机性等方面具有比其他相关算法更加优良的特性。并且与其他相关算法相比,该算法在运行速度和占用内存方面也有着较大的优势,因此适合将其应用于无线传感网的数据加密。3.设计了一种改进的基于单基站无线传感网网络模型的身份认证方案。针对原方案中用户的密码易被窃取的问题,利用上一点中设计的加密算法对用户的密码进行加密,再将加密结果和一个随机序列进行哈希运算来保护用户的密码。通过上述方法,消除了原先方案中的安全隐患,并且使用专门应用于无线传感网的加密算法减轻了结点的计算负担。最后的安全分析和性能测试结果表明该方案可以抵御重放攻击、拒绝服务攻击等绝大多数安全攻击,而且运行时间远小于其他相关方案,具有较高的效率。4.针对单基站模型可能因结点数量过多而造成网络性能降低甚至崩溃的情况,将单基站模型优化为多基站模型,并设计了一种基于多基站的无线传感网身份认证方案。该方案中最重要的步骤是基站与基站之间的认证,是认证方案的重点与难点。基站之间通过在预部署阶段生成的会话密钥进行通信,来确保基站身份的合法性。安全分析和性能测试结果表明该认证方案可以抵御绝大多数安全攻击,并且运行速度快于基于单基站的认证方案。