随着智慧城市的提出以及物联网和无线通信技术的飞速发展,无线体域网的发展成为了大势所趋。然而,无线体域网是以人体为中心的无线传感器网络,具有资源严格受限的特点。当无线体域网应用在远程医疗上时,医疗传感器常需要植入人体内,因此医疗传感器不易或不能更换电池;又因普通传感器的计算能力有限,因此传统的安全方案诸如基于密码学的安全方案和基于多轮信息交互的身份认证方案并不适用于医疗传感器。针对无线体域网资源严格受限的特点,本文的研究工作以消耗更少的开销完成无线体域网的身份认证为目标,结合无线通信信道特性和物理不可克隆函数,对无线体域网身份认证方案进行深入研究。本文主要的工作和创新点如下:1、提出一种基于无线信道特性的无线体域网身份认证方案。由于不同的传感器收集的数据敏感度不同,因而传感器的保护机制也存在差异。攻击者可利用这个差异远程控制保护较弱的传感器,假冒其他传感器发送恶意信息。针对这类攻击,该方案通过对无线信道特征的分析,建立相应的特征模型,并提出安全机制来检测网络中的恶意攻击。该方案首先考虑医疗传感器分布在身体不同侧的情况,利用无线信道特性,初步进行身份认证;接着考虑到传感器分布在身体同一侧的情况,引入质询-响应机制完成最终的身份认证。实验结果表明,该方案有效检测网络中的假冒攻击,实现传感器的身份认证,降低身份认证的能耗,从而提高了无线体域网的性能。2、提出一种基于物理不可克隆函数的无线体域网身份认证方案。物理不可克隆函数是指硬件在制造过程中出现随机差异,即使使用相同的设计逻辑,每个硬件都是独一无二的。通过引入物理不可克隆函数,建立“传感器-控制单元(CU)”的网络模型,提出一种节能、实时的传感器身份认证协议,实现传感器和控制单元(CU)间的身份认证方案。本文通过分析比较基于公钥密码体制的身份认证和基于物理不可克隆函数的物联网设备认证协议的能耗情况,研究了所提认证协议的能耗情况。仿真结果表明,在满足网络安全性的情况下,该方案可以减少认证所需的能耗,延长传感器电池使用寿命。3、提出一种基于物理不可克隆函数的无线体域网传感器间身份认证方案。考虑到医疗传感器间也有交换信息的需要,该协议建立“传感器-控制单元(CU)-传感器”通信模型,通过四个认证阶段,使需要通信的两个传感器均获取双方通信的共享密钥对,该共享密钥对可使传感器间的通信无需经过控制单元(CU),可直接通过“传感器-传感器”模式进行。本文在理论上证明该方案是安全节能的,能够有效地完成身份认证,提高无线体域网的安全性能。