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随着传感器技术、微电子系统、现代网络和无线通信技术的飞速发展和日益成熟,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)逐渐被应用于国防军事、智能建筑、国家安全、环境监测等多个领域。但由于无线通信方式的开放暴露等特性,使得无线通信的安全问题比传统的有线网络更加值得关注;加之传感器节点固有的有限的硬件资源,一些开销较大的无线网络的安全方案并不能直接应用到无线传感器网络。这些因素使得无线传感器网络的安全问题成为一个新的独立的学科,同时也要求无线传感器网络的安全解决方案必须在高效和安全之间寻求一个平衡,或者寻求一些更好的适合无线传感器网络特性的高效安全方案。
本文的研究工作主要如下:
(1)总结了现有无线传感器网络在认证以及移动情形的研究现状,认为物联网下移动情形的应用将会成为下一个研究热点。并以此为指导思想,结合现有的传统Adhoc网络研究的现状,分析了传统Adhoc网络和无线传感器网络中移动情形的联系和区别。
(2)在研究和分析了相关工作的基础上,首先将焦点集中在移动节点在邻居簇间的移动情形,设计出了异构无线传感网络中移动节点的高效跨簇重认证协议,该协议在保证轻量级的基础上,能够实现移动节点在簇间移动时的无缝接入认证,同时满足了无线传感器网络下的基本安全需求。
(3)在设计了簇间高效重认证接入协议的基础上,结合传统Adhoc网络漫游接入情形的分析,重点考虑了物联网下的跨域的随机漫游情形,设计出了物联网下高效的随机漫游认证接入协议。该协议在实现物联网中移动Sensor节点的跨域高效可信接入的基础上,可以满足移动Sensor节点漫游剑异构协议结构网络中的可组合安全的特殊安全需求。
(4)安全性是无线传感器网络中需要重点考虑的内容。作为协议安全性分析的方法,形式化分析得到了学术界的一致认可,并能够很好的指导安全协议的设计工作。本文使用基于串空间模型的认证测试的方法,对所设计的物联网下的随机漫游协议进行了形式化分析。通过分析,说明了协议可以达到可组合这一特性安全需求。
(5)为了进一步验证所设计协议的高效性,在TinyOS系统上,对协议进行了初步的实现,并在NS2平台上对协议进行了仿真。通过仿真获得的数据,说明了所设计协议的高效性并能适用无线传感器网络这种资源严重受限的网络。