基于网络编码的无线传感器网络中的若干安全问题研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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基于网络编码的无线传感器网络中的若干安全问题研究

项目名称：基于网络编码的无线传感器网络中的若干安全问题研究
项目类别：地区科学基金项目
批准号：61163038
申请代码：F020513
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：王彩芬
依托单位：西北师范大学
批准年度：2011

中文摘要：

无线传感器网络在物联网等技术中有着重要的应用，针对无线传感器网络节点资源有限等问题，引入网络编码，可以为无线传感器网络带来提升网络容量、均衡网络负载、降低能量消耗、提高网络鲁棒性等性能增益，但网络编码易遭受污染攻击。为此，本项目将从安全路由算法、密钥管理、身份认证等几个方面进行研究，具体包括在已有的无线传感器中的路由算法基础上，考虑分簇单路径和多路径路由，使用网络编码的思想，引入动态规划等理论，研究在二元域上的编码与解码协议，进而设计出符合无线传感器网络的路由协议；提出抵抗污染攻击的单源和多源的无证书的、无线性对运算的同态签名算法；在密码学中的密钥模型基础上，提出密钥共享的算法，通过设计无证书的、无线性对运算的数据包的聚合签名，构建基于网络编码的无线传感器网络的组密钥协商协议和身份认证协议。本项目为无线传感器网络构建高可靠、低能耗的安全体系提供重要支持，具有较好的研究价值。

中文主题词：网络编码；污染攻击；数据融合；多源线性网络编码签名算法；无证书密码体制

英文摘要：

Network coding；Pollution attack；transmission and aggregation；linear network coding；Certificateless cryptosystem

英文主题词： Network coding；Pollution attack；transmission and aggregation；linear network coding；Certificateless cryptosystem

结论摘要：

无线传感器网络技术是物联网的基础，有着重要理论意义和广泛的应用前景。本项目针对无线传感器网络节点资源有限等缺陷，引入网络编码，以提高无线传感器网络的性能，但是网络编码会引起系统污染攻击等安全问题，而传统已技术无法解决，为保障节点间安全通信，实现通信的机密性、完整性和可认证性，我们研究了基于网络编码的无线传感器网络中有损数据安全传输和聚合、抵抗污染攻击的单源和多源签名算法、不需要证书管理的无证书聚合签名和聚合签密、代理重加密和重签名、在线/离线签名、适合于无线网络的认证邮件协议等相关安全问题。共发表论文49篇？，其中SCI和EI 检索12篇；相关成果分别获甘肃省高校科技进步二、三等奖；培养博士3人，硕士9人；举办中国密码学会2013年密码算法学术会议暨2013年中国密码学会甘肃会员活动日；主持人受聘台湾勤益科技大学客座教授一年，广泛开展海峡两岸学术交流。基于网络编码的无线传感器网络在数据传输时会遇到网络编码污染攻击等安全问题，设计了能够实现具有数据隐藏功能的隐私同态聚合方案和适应于无线传感器网络中有损数据融合的新技术，使每个传感器节点不再需要向融合节点和基站传输自己的权重；设计了可抵御污染攻击的多源线性网络编码签名算法；设计了基于矩阵的无线传感器网络的随机密钥部署方案和基于同化三元多项式代替二元对称多项式建立节点间通信的密钥分配机制，设计了基于信任的多径路由协议TMP-OLSR，可以剔除恶意节点以获得从源节点到目的节点可靠路径。这些技术将为无线传感器网络中数据的传输提供完整性、隐私性保护和身份认证。利用改进的ID-Based的代理重加密的签密方案设计了适用于无线移动环境的认证邮件协议,避免了由于使用固定节点作为第三方的弊端，设计符合无线网络的特点；研究了基于无证书公钥密码体制的具有不需要同步信息且聚合验证密文信息需要的双线性对个数固定与签密用户个数无关特性的聚合签密等密码体制；提出了将单个条件的代理重加密方案扩展成多个条件的代理重加密方案以及具有较短签名长度的可截取签名体制、在线/离线门限签名方案的等能够适应于无线传感器网特点的密码体制；研究了序列的线性复杂度和极小多项式，并给出了序列在m=2时序列的迹函数表示形式。这些研究为进一步拓展无线传感器网络的应用和构建高可靠、低能耗的安全体系提供了重要安全技术和理论支持，具有较高的应用价值。

成果综合统计