基于簇的无线传感器网络密钥预分配方案

通过把网络划分为多个六边形区域,每个节点预先存储多个子密钥空间中的密钥信息,采用基于组的部署方式,提出了一种新的基于分簇结构的无线传感器网络密钥预分配方案.该方案能够动态更新节点的密钥,从而解决了由于节点被捕获所导致的密钥连通性下降和密钥更新通信开销大等问题.性能分析和仿真结果表明,与现有的密钥预分配方案相比,该方案可以确保任意两个相邻节点之间都能够建立一个惟一的对密钥,节点所需的密钥存储空问减少,密钥建立和更新所需的通信开销很小,网络的抗攻击能力得到较大提高.     

WSNs中基于Chebyshev多项式的可认证密钥协商方案

无线传感器网络中节点之间的通信在整个网络中有着重要地位,其安全性也逐渐受到关注.本文基于Chebyshev多项式提出了一种节点之间可认证的非对称密钥协商方案,利用Chebyshev多项式的半群特性和计算上的单向性设计会话密钥机制完成节点之间的认证功能,分析结果表明本文方案可以抵御无线传感网中的典型攻击.     

基于多目标优化的无线传感网无干扰分簇算法

为减少无线传感网的网络能耗并延长网络寿命,提出了一种基于多目标优化的无线传感网无干扰分簇算法(interference-free clustering algorithm,IFCA)。该算法在保证簇间无通信干扰的前提下,将网络能耗和网络覆盖作为优化目标,使用遗传算法和非支配排序优化分簇方案。通过仿真实验分析了节点数量、监测点数量、节点通信半径和节点覆盖半径对本文算法划分网络分簇的结果及无干扰分簇后网络覆盖的影响。仿真结果表明,本文算法适合于具有大量节点的大型无线传感网,在这种网络中,本文算法会智能设置传感器节点的角色,即成员节点、簇头节点和孤立节点,从而达到了对监测点的最优覆盖,实现了网络节能。     

一种基于GAF拓扑控制的加权质心定位算法

针对无线传感器网络节点定位的能量均衡问题,提出采用蜂窝结构GAF算法进行拓扑控制的基础上,使用改进的加权质心算法进行节点定位。该算法通过区域划分增加信标节点选择的有效性,通过对距离加权减少多径效应影响。性能分析和仿真结果表明该算法可构造良好的网络拓扑结构,均衡节点能耗,延长整个网络的生存周期,提高节点定位精度,在密集型网络中可获得良好的定位性能。 更多还原     

一种基于移动预测的无线传感器网络动态拓扑管理机制

拓扑管理是节省无线传感器网络能量消耗的主要方法之一.通常采用的拓扑管理是静态的.即在整个网络范围内通过定期让冗余节点休眠来节能.但在诸如移动目标定位跟踪的应用场景中.静态拓扑管理会造成较大的能量消耗的浪费.提出一种动态拓扑管理机制,利用移动预测技术在移动目标的附近动态构造拓扑管理区域,并只在该区域内实施拓扑管理,而让区域之外的大部分节点休眠.分析了动态拓扑管理的性能并通过仿真比较了动态拓扑管理与其他相关机制的能量消耗.     

Ad Hoc网络环境下分布式密钥管理

分析了当前Ad H0c网络密钥管理方面的若干方案,根据椭圆曲线密码体制(ECC)可以使用较短的密钥满足较高的安全性需求特点,提出了一种新的基于ECC的分布式密钥管理方案,详细给出了该方案包括主密钥产生、新节点加入和私钥产生等在内的具体实施步骤,并以证书更新服务为例对证书服务性能进行了模拟测试.结果表明,该方案具有较高的安全性,证书服务的有效性和较好的鲁棒性.     

KPET:一种新的可扩展组密钥管理协议

提出一种新颖的组密钥管理协议,该协议指定Internet上的不可信路由器充当演化节点,组织一棵分层的密钥参数演化树,演化并传送生成会话密钥的相关信息.通信成员被划分为子组后依附在演化节点上,并根据收到的密钥演化信息和自己持有的秘密参数计算出用于安全组通信的会话密钥.该协议的优点为密钥管理负载由树中不能泄露组通信内容的演化节点所分担,且每个演化节点的密钥管理开销独立于组规模,实验结果表明:本文的协议比已有的LKH和IOLUS协议具有更好的可扩展性.     

一种基于数字水印的无线传感器网络数据识别传输方案

针对无线传感器网络中数据的真实性识别问题,提出了一种基于数字水印技术的无线传感器网络数据识别传输方案.为了区分正常数据包与异常数据包,定义了数字基因构造方法.利用待发送数据自身特征构造数字基因,设计了水印嵌入和检测算法,将数字基因作为数字水印嵌入到待发送数据中,实现无线传感器网络中传输数据的真实性识别.仿真实验表明,该方案能够有效地识别出注入、重放和随意修改的数据包,实现无线传感器网络中数据的有效传输.     

一种自适应占空比的目标跟踪策略

提出了一种自适应占空比的目标跟踪策略。策略的要点是:依据节点距离目标的距离不同,划分为占空比不同的3个区域:(1)工作簇。离目标最近区域的节点,节点占空比为1,因而具有较好的跟踪质量;(2)预测簇。目标预计移动的区域,节点保持较高的占空比,具有一定的目标跟踪质量,同时这些区域的占空比小于1,因而付出的能量消耗代价也有限。(3)正常区域。除以上区域外,其它区域为正常区域,其节点的占空比非常小,从而节省能量。更重要的是,虽然本文策略较好的提高了目标跟踪质量,但并没有降低网络寿命。其原因是:无线传感器网络近Sink区域的节点承担了所有外围区域节点数据的转发,因而其能量消耗高。而远Sink区域节点的能量消耗低而能量有剩余。因而,我们充分利用了网络中这部分巨大的剩余能量,使离Sink越远的区域,预测簇的面积越大,节点占空比越大,从而达到了目标错失率低,监测质量高的目标。经过理论与实验结果显示,我们提出的策略在目标跟踪质量,能量有效利用率上优于以往策略,而网络寿命与以往策略相当。     

基于非线性反正切函数的WSNs高效数据融合方案

高效的数据融合节能策略是延长无线传感器网络生命周期的关键技术之一.为有效节省网络节点能耗提升网络性能,给出一种基于非线性反正切函数的无线传感器网络高效数据融合算法.该算法首先根据数据传输流量变化确定一个均值中心时刻点,然后通过采用非均匀采样的方法进行采样,距离中心点越近的时刻,采样点越多,数据融合率越低;距离中心点越远的时刻,采样点越少,数据融合率越高.仿真和性能分析结果表明该算法具有较好数据融合性能,具有易于实现和灵活高效的特点,可适用于实际的无线传感器网络环境中.     

一种基于网络编码的组播共享树算法

针对无线传感器网络中网络资源消耗过快和带宽利用不足问题,提出了一种基于网络编码的组播算法.算法在目标节点和源节点之间建立两条冗余路径,每个目标节点的冗余路径整合成了组播共享树,在冗余路径上利用Dijkstra算法选择编码节点,利用网络编码技术对数据编码传输.仿真结果表明该算法提高了网络带宽利用率,降低了网络资源消耗和传输时延.     

基于改进贝叶斯和风险评估的无线传感网络信任模型

针对无线传感器网络加密手段和身份认证技术不能解决网络内部攻击问题,提出一种基于改进的贝叶斯和风险评估的无线传感器网络信任模型。该模型针对基本的贝叶斯信任模型进行改进,采用异常折扣因子防止非入侵因素导致的网络异常行为;为实现信任对时间的敏感性,提出了自适应遗忘因子来削弱过去行为的影响;为防止恶意节点的诋毁,利用偏离度来过滤某些推荐节点;同时提出了基于熵的风险评估机制,用于评价信任的不确定性。实验结果表明,所提出的模型具有较高的检测率与较低的误检率,能有效保障无线传感器网络安全性能,并延长网络的生命周期。     

适用于无线传感器网络的数字水印技术

针对无线传感器网络的数据安全问题,提出了一种适用于无线传感器网络的数字水印技术,并设计了水印的生成、嵌入和检测算法.该算法通过水印信息标识发送方节点的身份,将水印信息嵌入到节点采集的数据中进行发送,并在数据融合的过程中保留这种信息.接收方节点通过验证水印信息来判断数据的可靠性,一旦检测到了水印信息则进行存储和转发,使水印信息的数据不被丢弃.通过分析和实验验证,结果表明:该算法可以有效地验证数据的可靠性,水印信息在数据抽样和汇总中不被破坏,具有较好的可行性和实用性.     

一种基于IPSec安全体系的安全通信网络模型

通过对IPSec安全体系及IKE密钥交换机制的研究，引人可信第三方的网络安全管理技术，提出了一个基于IPSec安全协议通过第三方可信服务器对分布于互联网的若干节点组成的网络进行安全通信管理的安全通信网络模型，该模型通过可信第三方来建立节点间的认证和安全连接的安全策略，从而提高了建立IPSec安全关联的安全性。并给出了该模型的实现方案。     

一种基于多维度信任的WSN安全数据融合方法

针对无线传感器内部恶意节点可能产生的攻击行为进行分析,提出了基于无核心节点的信任评估机制,邻居节点间互相进行行为监控,利用一种基于多维度信任的计算模型得到了对方的信任值,再根据由D-S证据理论的合成法则,对直接信任与间接信任进行合成.实验结果表明,提出的方法能够有效对恶意节点的重放攻击、数据包数量异常、伪造数据等攻击行为进行限制,降低其节点信任值,提高无线传感网络的安全性和可靠性.     

一种无密钥托管的移动IPv6网络匿名密钥分发协议

针对基于身份的密码体制IBE中固有的密钥托管问题,本文提出了一个移动IPv6网络环境中的无密钥托管匿名密钥生成机制与分发协议.该机制将节点身份认证和密钥生成与分发这两个过程分离,利用不可区分性匿名密文安全性在PKG不知道节点地址的情况下分发私钥给经过身份认证的节点,使得私钥生成中心或认证中心即使被单独攻破,攻击者也无法实现身份碰撞.可将身份认证中心部署于家乡服务器,而将PKG离线部署.经安全性分析,协议有效解决了移动IPv6网络中基于身份密码体制的密钥托管问题.     

基于可编程器件的Rijndael加密算法优化实现

本文针对无线传感器网络传感器节点处理能力弱、携带能量低的特点,提出基于Rijndael算法优化的数据加密技术.通过对Rijndael加密算法的数据存储、列混合以及轮变换等特点的分析,提出对于加密算法的优化建议,采用可编程逻辑器件对优化后的加密算法进行设计和实现,并进行加密验证,同时对优化后加密算法的数据处理速率、算法功耗、逻辑资源占用情况进行评估.由实验结果可知,优化后的Rijndael加密算法相比优化之前有很大的突破,能够适用于无线传感器网络的数据加密.     

无线传感器网络中基于网络编码的容错路由

针对无线传感器网络中节点被窃听和盗用对数据安全传输所带来的影响,提出了一种基于网络编码的容错路由(fault-tolerant routing based on network coding,FR-NC).该路由算法利用网络中大多数节点能正确传输数据的特点,通过选举保证数据一致性,从而防止了盗用节点对数据的篡改;同时对随机编码系数进行加密,起到了对数据安全的监督和保护作用.通过对实验结果的分析,可以发现当网络中存在一定数量的盗用节点时,FR-NC具有较好的健壮性.     

基于协同机理的异构无线网络协议模型

通过对多无线接入网融合方案进行分析和比较,提出了一种基于中继的协同组网技术和网络协议模型.通过在中继节点处的MAC层上增加通用协同适配层以实现异构网络下的数据转换和协同传输,同时在基站和中继处分别引入协同无线资源管理实体支持多中继协同组成中继子网以及不同接入网间的传输容量和质量的协商,以实现数据的无缝中继传输.实验表明,该中继协同组网技术能够有效地支持多无线接入网的融合,实现在异构网络环境下为用户提供高速传输业务和多无线接入网资源的协同使用.     

基于低功耗与强穿透的ECG传感器节点的设计与实现

针对矿井下信道环境的复杂性与特殊性, 设计并实现了基于低功耗与强穿透的ECG传感器节点. 通过对比论证传感器节点各模块选型, 提出了基于AD8232为心电信号采集芯片、STM 32F103C8T6为处理器以及SI4463为无线收发芯片的ECG传感器节点设计方案. 在阐述传感器节点的软件设计思路与低功耗策略的基础上, 对ECG传感器节点的功耗以及对于矿工ECG信号采集传输性能进行测试与分析.