【摘 要】
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传统的医疗监测系统需要病人入院检测各项生理指标,因此无法应对突发疾病。随着无线体域网的发展,可穿戴式传感器节点和终端设备流行起来,成为了新型的医疗监测手段。由于无线体域网中传感器节点的低耗能限制,在保护生理数据安全的前提下要尽可能避免复杂的计算和密钥分发过程。基于生物特性和无线信道特性,本文旨在提升体域网中传感器节点“即插即用”的效率,减少传感器能量消耗,保护用户的生理数据安全,提出两种不同的密钥
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传统的医疗监测系统需要病人入院检测各项生理指标,因此无法应对突发疾病。随着无线体域网的发展,可穿戴式传感器节点和终端设备流行起来,成为了新型的医疗监测手段。由于无线体域网中传感器节点的低耗能限制,在保护生理数据安全的前提下要尽可能避免复杂的计算和密钥分发过程。基于生物特性和无线信道特性,本文旨在提升体域网中传感器节点“即插即用”的效率,减少传感器能量消耗,保护用户的生理数据安全,提出两种不同的密钥生成方案:1)基于ECG（心电图）和无线信道的融合密钥生成机制（ERKA）。根据相同人体上生物信号的相似性与无线信道RSSI（信号接收强度指示）的互易性,提出了ERKA方案。ERKA方案无需进行复杂的计算,同时能保证真实生物特征的安全。ERKA主要分为两步:第一步是采用异或操作融合ECG特征和RSSI特征;第二步是使用融合特征加密对称密钥后采用Fuzzy Vault方法（模糊保险库）分发密钥。提出融合特征的办法主要基于两点考虑:第一点是保护生物特征的隐私安全,融合后的特征隐藏了真实的生物特征,即使攻击者得到了融合特征也无法知道其真实的生物特征;第二点是可以有效抵抗多重模版攻击,由于信道衰落特性使各个节点间的RSSI均不相同,因此每个模版即使有相同的生物特征也不会有相同的融合特征。2)基于群组和无线信道的对称密钥生成协作。本方案仅通过测量无线通信信道RSSI值,就可以实现设备认证和密钥生成。这种方法对无线体域网的要求低,不需要额外的硬件支持,同时避免了复杂的密钥分发过程。本方案主要有身份认证和密钥增强两个阶段。在身份认证阶段,各节点通过计算RSSI的平均变化值来分类,变化值越小受信任程度越高,然后各节点通过多跳认证建立信任表,完成同一人体上的传感器节点的身份认证。在密钥增强阶段,节点间通过虚拟群组建立多跳通信,利用ASBG（自适应密钥比特生成方法）提取RSSI密钥比特,并通过异或操作传递密钥,从而达到密钥增强的目的。
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