基于双线性对的WSN节点认证协议

针对无线传感器网络节点在能量、通信和存储等资源受限的情况,以及网络所面临的各种安全威胁,基于椭圆曲线双线性对提出了一种基于身份的节点认证协议。节点私钥由自己生成,基站签名节点公钥,保证了协议的私钥泄露和密钥托管安全。仅一次的交互次数为传感器节点大大节省了通信能量。安全的认证协议可有效抵制无线传感器网络所面临的节点复制攻击、Wormhole攻击、Sinkhole攻击和女巫攻击。     

无线传感器网络中基于节点行为和身份的可信认证

针对无线传感器网络(WSN)开放性和资源受限导致易受外部和内部攻击以及节点失效等问题,提出了一种高效、安全的可信节点间身份认证方案。方案采用基于身份和双线性对理论实现认证密钥协商与更新,通过基于Beta分布的节点行为信誉的管理计算其信任度,利用信任度识别节点是否可信并采用对称密码体制结合信息认证码实现可信节点间认证。方案不仅能防范窃听、注入、重放、拒绝服务等多种外部攻击,而且能够抵御选择性转发、Wormhole攻击、Sinkhole攻击和女巫攻击等内部威胁。与SPINS方案相比,所提方案在同一网络环境下有较长的网络生命期、较小的认证时延、更高的安全性及可扩展性,在无人值守安全性要求较高的WSN领域具有较好的应用价值。     

WSN中基于多项式的节点捕获攻击防御方法

针对无线传感器网络中捕获节点所带来的安全威胁,提出一种基于二元多项式的节点捕获攻击的防御方法。该方法将节点密钥信息与节点部署时间和身份标志进行绑定,当节点之间协商会话密钥时,节点间需相互验证部署时间与当前时间的差值,并结合基站验证节点的合法性。方案在阻止攻击者利用捕获节点窃听网络通信的同时,防范捕获节点与合法节点建立会话密钥,有效地防止了捕获节点重新加入网络。通过分析证明了该方案的安全性且系统开销低。     

无线传感器网络中三方密钥建立协议研究

提出了一个无线传感器网络(WSN)的可证明安全认证三方密钥建立协议。协议的安全性基于求解椭圆曲线离散对数问题和双线性配对Diffie Hellman问题的计算不可行性。节点之间的身份验证是无线传感器网络中最具挑战性的一个安全要求,它需要在WSN中三个相邻节点之间建立正确的会话密钥轮来实现这种安全目标。通过理论证明,该协议对数据完整性攻击和会话密钥中已知密钥安全性攻击是安全的,并提供了完美的前向安全。     

物联网环境下移动节点可信接入认证协议

无线传感器网络（WSN）中的移动节点缺乏可信性验证,提出一种物联网（IoT）环境下移动节点可信接入认证协议。传感器网络中移动汇聚节点（Sink节点）同传感器节点在进行认证时,传感器节点和移动节点之间完成相互身份验证和密钥协商。传感器节点同时完成对移动节点的平台可信性验证。认证机制基于可信计算技术,给出了接入认证的具体步骤,整个过程中无需基站的参与。在认证时利用移动节点的预存的假名和对应公私钥实现移动节点的匿名性,并在CK（Canetti-Krawczyk）模型下给出了安全证明。在计算开销方面与同类移动节点认证接入方案相比,该协议快速认证的特点更适合物联网环境。     

WSN中基于节点位置消息验证的女巫攻击检测方法

无线传感器网络中,很多女巫攻击检测方法仅通过分析邻近节点来验证节点身份。针对该问题,提出一种结合消息验证和传递MAD(Message Authentication&Delivery)算法的女巫攻击检测方法。在数据传输过程中,通过节点位置验证方法比较当前中间节点信息与路由表,更新节点条目并验证。完成验证之后,收集节点的ID、时间戳和当前位置信息,并将这些信息与节点注册时的初始信息进行比较。而MAD作为一个预防措施,使每个节点通过传递认证消息进行通信。仿真实验结果表明:提出的方法在数据包传输、吞吐量和恶意节点检测率等方面表现优秀,添加MAD效果明显,可以有效抵御单播和多播中的女巫攻击。     

基于 IBC的无线传感器网络层簇式密钥管理方案*

密钥管理是无线传感器网络中关键安全技术之一。无线传感器网络的密钥管理由于布置位置、计算量有限、存储能力有限,使得设计面临许多挑战。在分析无线传感器网络安全需求的基础上,针对无线传感器网络密钥管理问题,运用层簇式网络结构,通过身份加密方式,进行节点合法性认证,完成基站与簇头,簇头与节点之间的密钥,保证无线传感器网络安全通信。通过安全性分析和效能分析,该密钥管理方案较好的满足无线传感器网络的安全需求,降低通信开销,有效地解决密钥管理的问题。     

无线传感网络加密通信优化算法的研究与仿真

研究无线传感网络加密通信优化问题。当前无线传感网络的节点分布为随机性强,通过传感器加密和认证。节点间依靠相互通信,完成自身密钥更新。传统算法是通过逐个节点密钥更新完成加密和认证工作,如果节点间的距离较大,会导致节点密钥的更新速度很慢,如果节点密钥长期不更新,会降低网络安全性,增加节点被破译的可能。为了避免上述问题,提出了一种小区域共享密钥的无线传感网络安全通信策略。利用节点的部署和位置信息对节点进行小区域划分,利用小区域内的节点的关系建立共享密钥,单个密钥被破译也不会降低网络的安全性。仿真表明,方法提高了网络的安全性,为无线传感器网络的安全提供了有效的保证。     

基于位置密钥的无线自组织网络的安全机制

移动自组织网络（MANETs）由于网络内节点移动的不确定性和计算存储有限性,导致了它在无人监管的敌方环境中很容易遭受攻击。虽然现存的一些基于位置校验而设计的安全机制能够抵御一些网络攻击,但是这些设计大多只适用于静态网络。将当前流行的位置密钥应用到动态网络当中,提出了一个新颖的概念--安全区域（SA）,来防御网络中的恶意攻击。该设计利用节点的位置密钥,可以成功抵御包括节点复制攻击、女巫攻击和虫洞攻击等臭名昭著的网络攻击。     

面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议

无线传感器网络作为物联网的重要组成部分,广泛应用于环境监测、医疗健康、智能家居等领域.身份认证为用户安全地访问传感器节点中的实时数据提供了基本安全保障,是保障无线传感器网络安全的第一道防线;前向安全性属于系统安全的最后一道防线,能够极大程度地降低系统被攻破后的损失,因此一直被学术及工业界视为重要的安全属性.设计面向多网关的可实现前向安全性的无线传感器网络多因素身份认证协议是近年来安全协议领域的研究热点.由于多网关无线传感器网络身份认证协议往往应用于高安全需求场景,一方面需要面临强大的攻击者,另一方面传感器节点的计算和存储资源却十分有限,这给如何设计一个安全的多网关无线传感器网络身份认证协议带来了挑战.近年来,大量的多网关身份认证协议被提出,但大部分都随后被指出存在各种安全问题.2018年,Ali等人提出了一个适用于农业监测的多因素认证协议,该协议通过一个可信的中心(基站)来实现用户与外部的传感器节点的认证;Srinivas等人提出了一个通用的面向多网关的多因素身份认证协议,该协议不需要一个可信的中心,而是通过在网关之间存储共享秘密参数来完成用户与外部传感器节点的认证.这两个协议是多网关无线传感器网络身份认证协议的典型代表,分别代表了两类实现不同网关间认证的方式:1)基于可信基站,2)基于共享秘密参数.分析指出这两个协议对离线字典猜测攻击、内部攻击是脆弱的,且无法实现匿名性和前向安全性.鉴于此,本文提出一个安全增强的可实现前向安全性的面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议.该协议采用Srinivas等协议的认证方式,即通过网关之间的共享秘密参数完成用户与外部传感器节点的认证,包含两种典型的认证场景.对新协议进行了BAN逻辑分析及启发式分析,分析结果表明该协议实现了双向认证,且能够安全地协商会话密钥以及抵抗各类已知的攻击.与相关协议的对比结果显示,新协议在提高安全性的同时,保持了较高的效率,适于资源受限的无线传感器网络环境.     

穿越NAPT设备的移动节点的设计与实现

基本移动IP协议中的移动节点不能穿过外地网络中的NAPT设备与对端节点进行通信,这极大地限制了移动IP在当前网络环境中的应用。根据RFC3519,设计了一个可以穿过外地网络中的NAPT设备的移动节点,给出了具体的实现技术,并对其中的技术难点进行了探讨。     

消防员组合定位的现场应用

随着社会发展,居民生活水平日益提高,生活用品日益丰富,生活空间日益个性化、复杂化。一旦有火情发生,现场条件也是越来越复杂,对消防人员的要求和危险也越来越高。为了应对这种趋势,本文研究出一套消防员组合定位系统,可以对身处现场的消防人员提供可靠帮助。该系统主要通过由锚节点和移动节点组成的情报网络,对现场消防人员提供保护和支持,并减少现场人员的危险。主要功能是为指挥人员提供现场实时环境情况,人员分布位置情况及人员状况;为消防人员提供行进路线支持,附近情况报告及危险预警。     

基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法研究

研究了无线传感器网络中的节点定位算法问题,提出了一种新的基于移动信标节点的定位算法。该算法利用一个移动信标节点遍历整个网络,并周期性地广播包含其当前位置信息的分组,当未知节点接收到三个(或以上)与它的距离为通信半径的位置信息分组后,利用三边法计算自身位置。进而,考虑通信半径存在摄动的情况,利用极大似然法替代三边法提高算法的抗干扰能力。最后,通过仿真研究了该算法的特性,并与DV-Hop定位法进行了比较,仿真结果表明该定位方法在定位误差、通信量和网络结构适应性等方面均表现出良好的性能和优越性。     

无线网络节点区域定位系统的设计与实现

采用无线网络实现区域内未知节点的定位在军民用领域具有广泛的应用前景。基于带有RSSI定位引擎的无线网络芯片CC2431,建立了无线网络节点的区域定位系统,介绍了定位原理以及硬件电路、软件流程的具体实现方法。区域定位测试实验表明,所提出的定位方案可获得较满意的定位效果。     

移动节点在IEEE 802.15.4中网络性能的研究

研究并分析了IEEE 802.15.4协议在移动环境下的性能,仿真并分析了IEEE 802.15.4的Beacon和非Beacon两种不同的网络拓扑对移动节点的支持程度,针对存在的问题,提出了进一步改进的意见。     

移动传感器网络及其路由协议研究进展*

针对移动传感器网络的路由协议可分为两种情况：支持单个或者少数sink节点移动的协议和支持所有节点移动的协议。对每类协议的特点和比较典型的协议进行了介绍,在实际应用中要根据具体的应用情况来设计和选择相应的协议。     

NEMO基于转发移动路由器的实现

在NEMO (Network Mobility)网络已有实现方案的基础上,提出基于转发移动路由器的方案.为深入研究NEMO的移动支持能力,网络的整体性以及FRM方案的特点,本文以NS-2网络仿真器为平台,针对转发移动路由器的方案,扩展了NEMO网络的仿真计算能力.本实验以典型的移动网络拓扑作为仿真计算的场景,在自行开发的仿真系统上,对基于转发移动路由器方案的NEMO大吞吐量性能进行了初步的实验研究,并和移动IP场景进行了比较.     

移动IPv6的切换技术

移动节点在两个不同子网之间移动时将产生切换,移动节点的切换技术是保证实时业务服务质量的关键问题之一.目前,IETF正在开发快速切换和层次型移动IPv6来为移动IPv6提供切换机制.先简单介绍了移动IPv6的原理,在此基础上对移动IPv6的关键技术之一——移动节点越区切换技术作了详细的研究和分析,并给出了一个在层次型移动IPv6模型下的快速切换方案.     

基于HMIPv6的域间无缝切换方案

在利用移动IPv6协议进行节点的移动性管理过程中,切换问题是影响管理性能的最关键因素之一.因此,需对移动IPv6切换性能进行优化,HMIPv6正是对移动IPv6进行优化的一种协议.但在HMIPv6协议中还存在域间切换问题,在分析了域间切换问题产生的基础之上,给出了主要解决的思路,并提出了基于提前绑定更新选项的HMIPv6域间无缝切换方案--S-EBUO,以优化移动IPv6切换延迟和分组发送延迟,最后利用NS-2网络模拟器仿真实验证明了方案的可行性和优越性.     

带移动节点的无线传感器网络节能路由算法

为解决无线传感器网络( WSN)的“热点”问题,避免因网络局部突发事件造成网络过早失效,提出一种带移动节点的WSN节能路由算法。该算法基于网格思想,根据节点的剩余能量以及节点到簇重心坐标距离的加权和来选举簇头,通过可控移动策略调度sink节点接收簇头所收集的数据,节省网络能耗。同时引入能量不受限的中继节点,调度该节点服务于信息传输大的区域,延长网络生存时间。通过仿真实验分析sink节点的移动速度以及加权系数对算法性能的影响,结果表明,该算法在网络的生存时间、总能耗和sink节点接收数据量3个方面均优于TTDD和MSEERP算法。当sink节点的移动速度为5 m/s、加权系数为0.6时,算法性能最佳。