【摘 要】
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由于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）自身能源的有限性以及网络环境的日益恶化,网络安全面临严峻挑战。攻击者冒充合法用户访问无线传感器网络、攻击网络内部节点、截取公开信道上传输的明文数据,这三种攻击行为给网络带来极大的危害。国内外学者在无线传感器网络安全上做了大量研究工作,但往往只针对单一的攻击行为展开研究。因此,针对上述三种攻击行为,本文从通信实体身份认证
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由于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）自身能源的有限性以及网络环境的日益恶化,网络安全面临严峻挑战。攻击者冒充合法用户访问无线传感器网络、攻击网络内部节点、截取公开信道上传输的明文数据,这三种攻击行为给网络带来极大的危害。国内外学者在无线传感器网络安全上做了大量研究工作,但往往只针对单一的攻击行为展开研究。因此,针对上述三种攻击行为,本文从通信实体身份认证、中继节点路由建立、明文数据机密传输三个方面进行研究,旨在提出一种能够同时抵御三种攻击行为的安全防护方法。主要贡献包含以下三个方面。（1）提出了一种新的WSN匿名身份认证与密钥协商协议针对用户访问无线传感器网络时存在的身份假冒问题,以及明文数据在公开信道上传输的隐私泄露问题,本文提出了基于动态序号与共享秘密值的匿名身份认证与密钥协商协议。该协议利用动态序号、共享秘密值和动态随机数实现了用户、网关与传感器节点之间的匿名身份认证和会话密钥协商。协商的会话密钥用于在后期的数据传播阶段加密明文数据,实现用户与无线传感器网络之间的保密通信。安全性分析与性能分析表明,该协议在满足安全性与用户匿名性的前提下,具有较低的计算、存储与通信开销。（2）提出了基于信任的安全定向扩散路由协议针对网络中节点的不可靠性问题,以及定向扩散路由协议中数据以明文传输的隐私泄露问题,本文提出了基于信任的安全定向扩散路由协议。首先,构建能量信任模型并将其应用于定向扩散路由协议。能量信任模型考虑节点的直接信任与剩余能量,通过加权得到节点的能量信任。协议根据能量信任的大小选择中继节点建立路径,有效排除恶意节点。其次,提出基于D-H协议的安全密钥分发方法并应用于定向扩散路由协议,完成网关与中继节点的密钥分发。分发的密钥用于在数据传播阶段加密数据,实现网关与中继节点之间数据的机密传输。性能分析与仿真分析表明,该协议在满足安全性与节点匿名性的前提下,能够在一定程度上平衡网络能耗。（3）实现了一个基于定向扩散路由的匿名通信原型系统为了进一步验证本文提出的匿名身份认证协议以及安全定向扩散路由协议的有效性,前端采用Bootstrap+JS+j Query技术、后端采用Django框架,本文实现了一个基于定向扩散路由的匿名通信原型系统。该原型系统实现了用户身份认证、信息查询、定向扩散路由、网络管理和用户修改等功能,保障了用户访问和管理无线传感器网络时的安全性与匿名性。
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