基于密钥技术的多类型混合无线传感器网络安全机制研究

无线传感器网络中，可能包含了采集如温度、湿度、光强等标量信息的普通传感节点，也包括了采集如图像、视频和音频信息的多媒体节点，这种多类型混合的特征使其面临新的安全课题，例如如何加密数据量庞大的多媒体信息，如何通过安全协议来实现混合传感网络节点之间的通信。本申请课题着眼于多类型混合无线传感器网络的安全密钥技术展开研究，拟分为四个子课题：一是研究安全轻量级的密钥管理协议，使其能同时满足标量数据和媒体数据加解密和认证的需求；二是针对于多媒体传感器节点，结合灰色系统理论，提出基于密钥的信息隐藏算法；三是研究新型的安全路由协议，利用可再生的Hash密钥函数来保障数据传输的可靠性；四是对多类型混合无线传感器网络的信任机制展开研究。最后通过NS-2仿真实验拓展平台和节点实测两种方式来验证所提出的算法和协议。

无线传感器网络中，可能包含了采集如温度、湿度、光强等标量信息的普通传感节点，也包括了采集如图像、视频和音频信息的多媒体节点，这种多类型混合的特征使其面临新的安全课题，例如如何加密数据量庞大的多媒体信息，如何通过安全协议来实现混合传感网络节点之间的通信。本申请课题着眼于多类型混合无线传感器网络的安全密钥技术展开研究，拟分为四个子课题：一是研究安全轻量级的密钥管理协议，使其能同时满足标量数据和媒体数据加解密和认证的需求；二是针对于多媒体传感器节点，结合灰色系统理论，提出基于密钥的信息隐藏算法；三是研究新型的安全路由协议，利用可再生的Hash密钥函数来保障数据传输的可靠性；四是对多类型混合无线传感器网络的信任机制展开研究。最后通过仿真实验平台和节点实测两种方式来验证所提出的算法和协议。.本申请课题分别对以上四个方面进行了深入研究：针对子课题一“多类型混合无线传感器网络密钥管理方案研究”，基于伸展树和精简的轻量级椭圆曲线加密体制(ECDSA)，分别针对数据信息量大和信息量小的情况提出了一种动态密钥管理方案，同时基于ECDSA，提出了一种投票机制的移动传感节点广播认证方案；针对子课题二“基于密钥的多类型传感数据信息隐藏技术研究”，在DCT(离散余弦变换)域，提出了一种基于灰度预测和灰度关联分析的无线图像信息隐藏算法，可在鲁棒性、安全性和容量等方面取得较好的平衡；针对子课题三“基于可再生Hash密钥链的安全路由协议研究”，提出了两种能够抵御中间人攻击的基于Merkle树和(m, q)划分树的可再生Hash密钥链机制，并将其应用于基于父亲树路由协议的无线传感器网络广播认证中；针对子课题四“多类型混合无线传感器网络信任机制研究”，提出了一种能量有效的可信路由协议EERRP，可适用于标量和多媒体传感器网络，以及一种添加了信任机制的OLSR路由协议。.本课题同时还以无线传感器网络安全密钥技术为基础，研究了物联网隐私保护技术，对其中的安全多方计算和隐私同态技术都进行了较为深入的研究。