ZigBee路由协议安全性分析与改进

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作为互联网和个人电脑出现后的第三个科技产业浪潮,物联网已成为当前最热门的研究方向之一。ZigBee技术是一种短距离、低功耗、低数据速率和低成本的无线通信技术,被广泛应用于工业控制、绿色农业、医疗、环境监测、智能交通和智能家庭等领域,在物联网中具有广泛的应用前景。然而,对于物联网背景下的无线传感器网络技术要求,ZigBee面临着更多的问题,如安全与隐私问题、与其他网络融合问题、能量问题等。这些需要关注的技术挑战,一定程度上制约着物联网的发展速度。   本文首先在详细分析物联网的基本概念、关键技术和安全架构的基础上,以物联网中的无线传感器网络安全需求为切入点,探讨了物联网环境下无线传感器网络的安全目标和安全需求;同时剖析了ZigBee协议栈结构、安全体系、网络拓扑和路由协议,结合物联网中相关安全需求,分析ZigBee路由协议面临的安全问题。   其次,分析如何有效防范恶意节点攻击这一需要解决的安全问题,考虑节点能量有限对网络性能极其重要的影响,本文提出了一种基于节点行为信誉、历史评级和能量的综合评价模型。模型针对五种不同攻击行为给出相应的节点检测过程,提供评价值计算方法。同时,本文将综合评价模型融入ZigBee路由协议,并改进路由协议的路由建立过程和路径选择方法。   最后,利用NS2软件对改进的安全路由协议进行仿真实验。采用不同的节点通信距离,从检测准确率、端到端延迟和存活节点数目三方面将基于综合评价模型的ZigBee路由协议分别与基于RFSN模型的ZigBee路由协议、原ZigBee路由协议进行比较分析,表明采用综合评价模型的路由协议的安全性明显优于只考虑节点通信行为的RFSN模型的路由协议,可以更加迅速准确地识别出恶意节点,保障数据安全传输。而其网络性能也优于原路由协议,能够均匀化地使用节点,延长网络寿命。
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