基于蓝牙的无线体域网(WBAN)安全方案研究与实现

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随着传感器技术、无线通信技术以及网络技术的发展,对于无线传感器网络的研究得到了迅速发展。无线体域网是无线传感器网络在医学及智能定位等领域的分支,以人体作为体征传感器的承载体,与智能移动设备以及远程信息中心构成无线体域网系统。目前,对无线体域网的研究还处在起步阶段,2011年12月,国际标准化组织通过了无线人体局域网标准IEEE802.15.6,标准规范了无线体域网物理层、MAC层以及网络安全的技术要求,标志着对无线体域网的研究正逐渐走向标准化。因人体的特殊性,体征传感器节点的能量受限,无线体域网网络的关键技术与传统的无线传感器网络有所不同。本文旨在通过对无线体域网的特点及优势的分析以及对无线体域网关键技术的研究,提出一种基于蓝牙的无线体域网安全方案。首先,通过对网络分层结构的研究,根据IEEE802.15.6标准,重点研究网络物理层协议数据单元、MAC层帧结构以及信道资源竞争机制,并分析无线体域网数据融合技术。其次,由于有限的存储空间和计算能力、网络区域的物理安全无法保证、有限的带宽和通信能量、应用相关性等特性,无线体域网的安全与传统的无线网络安全问题有所不同。根据无线体域网可用性、机密性、完整性、不可否认性以及数据新鲜度等安全目标,以及IEEE802.15.6定义的安全级别,提出一种基于AES加密算法以及Shamir门限方案的安全方案。通过深入的分析加密、解密及完整性检测过程,验证此方案符合无线人体局域网接入标准定义的最高级别,可以确保信息的机密性、完整性同时保障了网络的容错性与鲁棒性,并且能及时检查在传输过程中遭到篡改或损坏的传感器节点。再次,利用温度传感器、脉搏传感器、心率传感器以及控制芯片设计体征参数检测系统。研究无线短距离通信技术,结合无线体域网加密算法,设计基于蓝牙数据传输系统以及基于Android的数据接收系统。最后,对无线体域网的发展前景进行展望。由于无线体域网在远程医疗、消费电子、娱乐等领域广泛的应用前景,本文的研究具有-定的理论以及应用价值。
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