论文部分内容阅读
近年来,超宽带（Ultra-wide Band,UWB）通信技术在国际国内受到了显著的重视,它设备结构简单、功耗低、隐蔽性好,处理增益高,传输速率高和多径分辨能力强等优点,使得其非常适合于在战场军事指挥、家庭娱乐和办公室等环境使用。与当前流行的短距离无线通信技术相比,UWB巨大的数据传输速率优势,使其在无线个域网（Wireless Personal Area Network,WPAN）中有着极大的应用空间,被誉为未来几年内13大重要技术之一。作为一种新兴的通信技术,在应用中也面临了许多问题,例如在UWB组播通信时存在密钥管理的安全问题。论文针对这一关键性的安全问题进行了研究,研究思路如下:（1）UWB的安全问题主要集中在MAC层,通过分析MAC层在安全组播方面存在的问题,找到其关键原因在于组播通信时组控制器的不均衡负载问题。在组用户较多时,组控制器不均衡负载的问题非常严重,导致了组通信的延迟,产生单点失效问题;（2）研究了目前常见的几种组播通信的密钥管理机制,并将一种基于单向函数树的组播密钥管理方案引入UWB的MAC层进行组播通信;这种方案需要存储部分辅助密钥来更新组播密钥,因此如何存储这些辅助密钥是一个亟待解决的问题;（3）通过分析辅助密钥的空间复杂度,并结合现有UWB的MAC层特点,尝试着使用这种方案对MAC层进行改进,增加了一个辅助密钥的存储模块和认证模块。试验结果表明,辅助密钥带来的空间复杂度与节点数量成对数关系,即O（log2,n）。而采用这种方案后在通信和计算上的复杂度也与节点数量成对数关系O（log2,n）;未采用这种方案前,虽然系统没有辅助密钥的存储需求,但是在通信和计算上的复杂度与节点数量成线性关系,即O（n）。随着n的不断增大,负载也越来越大。这一结果很好地解决了UWB组播通信时组控制器的不均衡负载问题。如何将论文中提到的方案应用于现有标准,是后续工作的一个重点。