無線傳感器網(wǎng)絡容量與安全性研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡快速發(fā)展，提高網(wǎng)絡容量和增強網(wǎng)絡安全已成為組建無線傳感器網(wǎng)絡所要解決的關(guān)鍵問題。本文對無線傳感器網(wǎng)絡中極限吞吐容量增長規(guī)律(capacity scaling laws)進行了系統(tǒng)的研究，此外分析和設(shè)計了安全高效的無線傳感器用戶認證協(xié)議，提出了基于分簇的無線傳感器安全路由協(xié)議。具體內(nèi)容如下：
　　1.吞吐容量，即單節(jié)點平均吞吐量，是無線傳感器網(wǎng)絡的重要參數(shù)之一。由于網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的不斷變化，很難用公式準確的表示出

2、一個特定網(wǎng)絡的吞吐容量。極限吞吐容量增長規(guī)律描述了當節(jié)點數(shù)目趨于無窮時，吞吐容量隨著節(jié)點數(shù)目不斷增多的變化規(guī)律，提出了無線傳感器網(wǎng)絡的極限吞吐容量增長規(guī)律的一般表達式，發(fā)現(xiàn)了單個節(jié)點的策略決定了整個無線傳感器網(wǎng)絡的吞吐容量，推導出使得整個無線傳感器網(wǎng)絡吞吐容量最大化的最優(yōu)策略。通過博弈論分析，證明了最優(yōu)策略滿足納什均衡，并且是演化穩(wěn)定的策略。
　　2.由于無線傳感器具有經(jīng)濟可行和實時監(jiān)測的特點，它已在日常生活中得到廣泛的應用。實際

3、應用時，要求能夠?qū)υL問無線傳感器網(wǎng)絡的用戶身份進行確認，確保其合法性。訪問控制是對信息資源進行保護的重要措施，它決定了誰能夠訪問系統(tǒng)，能訪問系統(tǒng)的何種資源以及如何使用這些資源。適當?shù)脑L問控制能夠阻止未經(jīng)允許的用戶有意或無意地獲取數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，用戶認證是最基本的訪問控制方法。分析了Zhou等人提出的輕量型無線傳感器網(wǎng)絡用戶認證協(xié)議的安全性，發(fā)現(xiàn)了該協(xié)議在用戶智能卡丟失的情況下，易于遭受口令猜測攻擊、用戶假冒攻擊、特權(quán)攻擊和拒絕服務攻擊。

4、提出了一個改進的基于口令與智能卡的無線傳感器網(wǎng)絡用戶認證協(xié)議。性能分析顯示該協(xié)議可以抵抗多種已知攻擊，而且計算量小，通信成本低，更安全，更高效。
　　3.安全路由要解決的問題是如何高效而安全地在網(wǎng)內(nèi)傳感器節(jié)點之間、傳感器節(jié)點和基站之間通過多跳的方式傳輸數(shù)據(jù)。分析了經(jīng)典的無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議LEACH的安全性，指出LEACH協(xié)議是不安全的，存在選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊、Sybil攻擊和HELLO泛洪攻擊?；贚EACH協(xié)議，提出了一種基于分