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无线传感器网络是21世纪最有发展潜力的技术之一,数据安全则是其研究的关键技术,已成为国内外的研究热点。广播作为最主要的数据传输方式,研究安全高效的广播机制具有重要意义。无线传感器网络的资源受限性,给广播安全机制的设计带来了很大的挑战。本文对常用广播认证协议进行了研究,并重点研究了混合协议的自适应广播认证机制。 首先,对于无线传感器网络中广播认证易遭受 DoS攻击的问题,本文提出了基于TinSec协议的可防御DoS攻击方案,即Improved-TinySec协议。基于对称密钥机制的TinySec协议,开销小但安全性较低,本文通过信誉等级制来限制DoS攻击范围,并使用单向密钥链进行弱认证,实现了DoS攻击的有效防御。通过TinyOS1.x系统下的TOSSIM仿真实验,验证了改进方案的有效性。 其次,对于TinyECC协议实现复杂且系统开销大的问题,本文对TinyECC协议的实现进行了优化。基于公钥机制的 TinyECC协议,安全性高但协议开销大,本文通过分层的组件调用方式,实现了TinyECC协议的优化与应用。在TOSSIM仿真环境下,验证了优化方案的可行性。 最后,为了平衡系统开销与安全性之间的矛盾,本文提出了混合协议自适应广播认证安全机制 HPSBA。在 HPSBA机制下,将多种广播认证协议组成一个有机的整体,并引进风险管理方法,让节点能在实际的应用环境中,随着网络状态的不断变化,自适应切换到效用指标最优的广播认证协议,从而保证网络始终工作在安全高效的广播报文状态。通过TOSSIM仿真实验,验证了HPSBA机制的可行性及高效性,并对其性能进行了数据分析。