无线体域网中安全和可靠通信协议研究

基本信息
批准号:61672295
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:沈剑
学科分类:
依托单位:南京信息工程大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭萍,江结林,夏志华,郑文英,谭皓文,刘登志,常少华,沈珺
关键词:
可靠传输节点关联无线体域网实体认证组密钥分发
结项摘要

Wireless Body Area Networks (WBANs) is one of key technologies in fields of intelligent medical surveillance and service, as well as health information collection and transmission. WBANs has vital practical significance and application foreground, which has aroused great concern among researchers of several research areas such as network security, wireless communication and so on. However, the problems of authentication, privacy protection and reliable communication have definitely hindered the extension and application of WBANs. Considering the defects and shortcomings in safety and reliability in communication protocols of WBANs, this project aims to research the following issues. Firstly, secure communication with triple-authentication among medical staffs, patients and sensors will be established. After that, bio-effect based encryption scheme will be used to ensure the secure group key distribution, and block design will be used to realized fault tolerance and extendibility. Secondly, thermal-aware techniques will be utilized to alleviate node temperature rise and guarantee reliable communication. Meanwhile, high-performance communication protocol with high packet delivery radio, low end-to-end delay and low routing overhead will be designed based on the location and moving direction information. Finally, the formed theories, methodologies and key technologies related to this project will be validated and refined through mathematical demonstration, simulation and implementation. By the researches in this project, original theoretical results and crucial technological breakthroughs will be achieved in secure and reliable communication of WBANs. It is expected to promote the development of WBANs-related research fields and industries, and further, the construction of Healthy China.

无线体域网是智能医疗监护与服务、健康信息采集与传输的重要技术手段之一,具有重要的现实意义和应用前景,受到来自网络安全和无线通信等多个研究领域学者的高度关注。然而在安全认证、隐私保护、可靠传输等方面存的问题严重阻碍了无线体域网的推广和应用。针对无线体域网通信协议在安全和可靠两方面存在的不足,本项目将首先建立具备医、患、传感节点三重认证的安全通信,利用生物效应加密技术保证组密钥的安全分发,并融入区组设计技术,实现安全通信的容错性和可扩展性;其次,将采用热感知技术,缓解节点温升,保证可靠传输,并基于位置和方向等信息,实现高投包率、低延迟、低负载的高性能通信;最后,拟通过数学验证、仿真模拟和应用验证,对形成的理论、方法和关键技术进行检验和完善。通过本项目的研究,在无线体域网安全和可靠通信方面取得原创性理论成果和关键技术突破,推动无线体域网相关领域和产业上下线发展,加快“健康中国”伟大构想的实现。

项目摘要

无线体域网在安全和可靠两方面的不足严重影响了其通信协议的发展与进步。本项目设计了一种新的无线体域网通信协议,该协议通过三重认证、安全组密钥分发和区组设计技术实现无线体域网的安全性需求。本项目的主要研究内容可概括为四点:1)基于可再生哈希链的三重双向认证研究;2)基于哈希函数的组密钥分发机制研究;3)基于区组设计技术的容错性和可扩展性研究;4)基于位置和移动方向的高性能路由协议研究。在本项目的研究过程中,将轻量级的可再生哈希链加密技术用于无线体域网,实现三重双向认证,高效抵御非授权用户的安全性攻击。随后,对哈希函数展开了深入研究,并将生物特征数据作为密钥,实现无线体域网组密钥的安全分发。然后,引入了区组设计技术,利用其结构特性,着重对协议的容错性和可扩展性进行了研究。同时,对可靠的路由传输展开深入研究,通过合适的节点行为预测模型建立高性能的路由协议。最后,将所设计的无线体域网通信协议与现有的相似协议在功能特性、通信开销和计算开销方面进行比较。比较结果显示,本项目所提出的协议具有更强的安全性和可靠性,以及更低的通信开销和计算开销。在本项目的研究中,项目组已在国内外学术期刊上发表SCI(E)收录论文23篇,其中CCF推荐的A类期刊论文2篇,EI收录的论文7篇,申请发明专利2件,培养的已毕业研究生5名。本项目的研究成果可以弥补现有无线体域网通信协议的诸多缺陷,保障协议的安全性、可靠性以及高效性,为相关领域的理论研究和实际应用提供重要的参考价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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