基于WIA-PA安全标准的网络密钥管理机制设计分析

WIA-PA安全标准隶属于过程自动化领域,是由我国工业无线联盟制定的基于IEEE802.15.4标准的无线网络系统,属于WIA的子标准,主要用于工业过程中无线短程网的控制、测量以及监视。基于WIA-PA安全标准网络密钥管理机制设计的内容主要包括基于WIA-PA安全标准的密钥基本管理设计、基于WIA-PA安全标准的入网安全性设计、基于WIA-PA安全标准的数据流安全传输设计、基于WIA-PA安全标准的系统实用性研究设计、基于WIA-PA安全标准的系统性能研究设计。     

一种WIA-PA网络的密钥分配方案

密钥分配是WIA-PA网络通信安全的基础,由于WIA-PA用于工业现场环境恶劣、节点资源非常受限、mesh与star双层拓扑结构等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式不能实用;针对WIA-PA网络特点,提出用对称加密算法和单向哈希函数的密钥管理方案,并可满足前向和后向安全性;与目前使用的随机密钥分配相比,方案不仅具有较好的效率,并且更适合于WIA-PA网络。     

WIA-PA网络安全机制的设计与实现

WIA-PA是我国具有自主知识产权的工业无线标准,是工业无线领域三大主流国际标准之一。该文针对WIA-PA网络的特点,以WIA-PA安全标准为依据,提出了网络密钥管理机制保证密钥的安全性、安全入网机制鉴别加入节点身份的合法性和安全数据流传输机制能保障数据的机密性和完整性。经搭建测试平台验证:安全机制提高了网络的安全性,增强了WIA-PA网络抵抗威胁和攻击的能力,而且分析表明在节点资源开销方面合理,具有较好的性能。     

WIA-PA网络的入网认证和密钥更新机制研究

WIA-PA是我国自主研发的、用于工业过程自动化的无线网络规范。研究了WIA-PA网络所处工业现场环境恶劣、节点资源非常受限的现状,提出并分析了由中间节点发起认证请求和散列函数生成安全信息的入网认证方案,以及使用单向散列函数的密钥更新方案。入网认证方案减小了通信消耗和组网时间,密钥更新方案实现了消息认证和消息源认证。分析结果表明,入网认证方案保证了所有入网节点的合法性,密钥更新方案保证了更新密钥的安全有效。     

一种基于概率的密钥协商方法

本文分析了传统的密钥建立的方法和缺陷,提出了一种计算机网络通信环境下,不需要建立种子密钥的基于概率的密钥协商方法,并对其可行性进行了初步研究。     

数据交换管理系统的密钥管理体系

为解决辽河流域水环境数据的传输和共享问题,更好地实现水环境的监督和管理,设计实施建设数据交换管理系统很有必要。密钥管理体系是为具有域模型的数据交换管理系统提供安全服务,主要研究了数据交换管理系统的密钥管理体系中不同类别的密钥生成、密钥存储、密钥分散和密钥传输等问题。     

无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议

针对网络中相邻节点对通信、局部广播通信及新节点认证中的安全问题,提出无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议-PLA协议.该协议要求在网络部署的时候为每个节点分配唯一的标识符和一个临时初始密钥.节点基于临时初始密钥和相关信息建立用于节点对之间通信的密钥(Pairwise Key,简称点对密钥)、用于与其所有邻居节点同时通信的局部广播密钥(Local Broadcast Key,简称局部广播密钥)以及用于认证新加入节点的认证密钥(Authentication Key,简称认证密钥).与现有协议如LEAP协议和OTMK协议相比较,该协议降低了能耗,提高了安全性.     

无线传感器网络动态对密钥管理方案研究

由于无线传感器网络长期暴露在外以及无线信道的开放性,信息安全成为无限传感器网络的一大挑战。提出了一种新的对密钥管理方案,主要解决随机密钥管理方案的连通图复杂性和离散性以及提高其安全性。     

可认证密钥交换方案

可认证密钥交换方案是将身份认证和密钥交换相结合的一种方案。目前许多已提出的这类方案都会受到已知密钥攻击。本文利用ＭＲ型签名方案和加强型ＥＩＧａｍａｌ签名方案建立了三个新的可认证密钥交换方案。这些方案均可抗击已知密钥攻击。     

基于密钥管理和安全认证的网络预付费系统研究

本文介绍了一种基于密钥管理和安全认证的网络预付费系统,在阐述了系统设计的完整方案的基础上详细介绍了网络预付费系统的基本结构,并给出了预付费终端部分模块的硬件电路设计。在系统中应用SAM安全认证机制和应用加密算法的解决方案,保证系统的安全性。     

无线传感器网络的密钥管理方案

无线传感器网络常用于军事目标追踪、环造监测、病人病情跟踪等方面,,当其部署在一个敌对的环境中,会受到不同类型的恶意攻击,保障其安全性显得极为重要.传感器节点的资源严格受限,传统网络安全机制不适用于无线传感器网络.保障无线传感器网络安全的常用方法是对传输数据进行加密,文章介绍并分析适用于该类型网络的典型密钥管理方案.     

无线传感器网络中密钥管理机制约束因素研究

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,广泛应用于军事、工业、医疗、交通等诸多方面。安全问题是重要的问题,在无线传感器网络中,安全管理最核心的问题就是密钥的管理。在介绍无线传感器网络基本概念、特征基础上,结合密钥管理技术,阐述了网络影响密钥管理机制执行的约束因素,并给出研究适用于传感器网络密钥管理机制的研究思路。     

Ad hoc网络分布式密钥管理方案

针对Ad hoc网络的特点,提出了一种基于分簇的分布式密钥管理方案。该方案在簇内采用贡献份额的思想,由部署信息直接派生节点间的端端密钥;在簇间,由节点协商产生共享密钥。经分析表明,该方案避免了单点失效,对拓扑结构动态变化的网络适应性强,比传统方案更高效、更安全。     

面向WIA-PA网络的并行组网方法

基于TDMA技术的工业无线网络在工厂里的使用越来越广泛。在分析WIA-PA工业无线网络在组网过程中出现漏斗效应而造成速度缓慢的问题后,提出了一种面向WIA-PA工业无线网络的快速并行组网方法,它通过改造网络的超帧结构,根据剩余能量、链路状况和启动时间选择加入时机,并改进了加入过程中的资源分配算法,实现了路由设备的并行组网,降低了通信冲突,避免了资源冲突。实验结果表明,该算法提高了组网过程的效率,缩短了组网时间。     

基于WIA-PA的HSE系统节点设计

针对传统仪器仪表的缺点,介绍了一种基于WIA-PA工业无线网络标准的HSE系统节点设计方案。采用基于IEEE 802.15.4无线协议的射频芯片CC2420和16位超低功耗单片机MSP430F1161,分析并将系统模块化,给出模块设计与具体流程。     

基于树型结构的WSN密钥管理方案

为满足无线传感器网络的高安全性要求,提出基于树型结构的无线传感器网络动态密钥管理方案。采用MAC机制与节点唯一ID相结合的认证方法和逻辑树型密钥池,利用平衡二叉树实现动态密钥更新。实验结果表明,与原有方案相比,该方案的计算能耗和通信能耗均较小。     

基于WIA PA的工业无线网络网关设备

阐述基于WIA PA的工业无线网络系统及其网关的总体设计,给出WIA PA网关架构。分析网关设备的软硬件系统,对模块进行划分,并给出模块设计与处理流程。搭建系统对网关设备进行了测试,测试结果表明了网关设备设计的正确性和合理性。