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南京航空航天大学
硕士学位论文
无线传感器网络密钥管理技术研究
姓名:严新鑫
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:夏正友
2010-12
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
近年来,无线传感器网络得到了极大的发展。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量
的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络,其目的是协作
的感知、采集和处理网络覆盖区域中的重要信息。然而,无线网络环境的开放性以及节点的脆
弱性使得无线传感器网络面临严重的安全问题。
本文主要研究无线传感器网络中的密钥管理问题。传感器网络的资源限制使得传统的有线
网络中的密钥管理方案不能直接应用于无线传感器网络。本文首先回顾了无线传感器网络的发
展、应用以及面临的安全问题,在此基础上着重研究了无线传感器网络密钥管理的特点、分类
以及性能评价指标。
在对基于多项式密钥管理方案研究的基础上,针对密钥协商过程中能耗较大的问题,采用
设计的多项式分片机制,并融入 c-neighbor 思想,提出了一种改进的基于多项式的密钥管理方
案 RDPB,可大幅度减少会话密钥建立过程中的计算开销。仿真实验与性能分析表明,该方案
具有较高的安全性;在对双线性映射技术研究的基础上,提出了一种基于双线性映射的密钥管
理方案 BPKMS,该方案在簇头间以及簇头与基站间会话密钥建立过程中采用双线性映射,在
簇头与普通节点间会话密钥建立过程中采用预共享密钥管理方法,并在会话密钥管理过程中加
入认证机制,保证了密钥协商的安全性。性能分析表明该方案具有计算开销小、通信开销小、
内存开销小以及安全性高等特点。







关键词:无线传感器网络,密钥管理,多项式,双线性映射,安全

I
无线传感器网络密钥管理技术研究
Abstract
Recently, wireless work,has been rapidly developed. Wireless work is
comprised of a large number of sensor nodes which are cheap and small, they form a multi-hop
work in munication. The purpose of the wireless work is
to sense,get and then process work coverage area. However, the open
environment and the fragility of the nodes make it suffer serious security problems.
This paper does mainly reseach on key management in wireless work. The resource
constraints make the key management schemes in traditional work don’t appropriate for
work. This paper first looks back the development,applications and security problems of
wireless work, based on this,it mainly introduce the characteristics of key management in
WSN,the classification of key managent schemes in WSN and the performance evaluation indexes of
key management schemes in WSN.
Based on the reseach of Polynomial-Based key management scheme, due to the large energy
consumption in the procedure of keys establishment, this paper proposes an improved
Polynomial-Based key management scheme named RDPB,which presents the mechanism of
Debris-of-Polynomial-Share,bines the