题目：基于信任成簇的无线传感器网络密钥管理协议研究

随着传感器技术、计算机技术和无线通信技术的迅速发展，无线传感器网络已广泛应用于军事国防、环境监测等诸多领域。传感器节点由于部署区域的开放性和节点自身的特性，容易受到各种恶意攻击，网络安全问题极为重要。密钥管理是建立安全数据传输环境、解决网络安全问题的主要方法。传感器节点由于采用电池供电使得能量极其有限且电量难以补充，节点存储能力和数据处理能力有限，因此有必要在无线传感器网络中提出低能耗的密钥管理协议。论文针对无线传感器网络面临的安全威胁和资源有限的特点进行研究，对经典路由协议进行改进得到信任成簇算法，并在此基础上提出了一种新型的基于信任成簇的密钥管理协议KMTC，并分析了该协议在安全性和资源消耗上的性能改进。理论分析和仿真实验结果表明，与经典的LEAP协议相比，本论文提出的KMTC协议能够提高网络安全性，减少资源消耗，可扩展性更强。论文主要工作包括：一、针对可信路由的需求和经典LEACH分簇协议的不足，提出改进的信任成簇算法。该算法引入节点能量调节参数、密集度、信任值和距离等因子，修正簇头选举阈值，选举最优的簇头节点；采用双向信任选择过程实现簇头与成员节点的互选，对网络划分成簇，排除恶意节点的参与。通过仿真实验对相关参数进行确定及对性能进行评估，实验结果表明该算法能够减少网络能耗，延长网络生命周期，提高网络的安全。二、针对无线传感器网络内外双重安全的需求以及现有LEAP分簇密钥管理协议的缺陷，提出基于信任成簇算法的新型密钥管理协议KMTC。KMTC协议主要包括四个方面内容：网络分簇，密钥建立与分配，密钥更新与撤销，节点加入与删除。与LEAP协议相比，论文提出的KMTC协议优点在于：(1) 采用信任成簇算法排除网络内部恶意节点攻击，提高网络的安全性；(2) 提出贡献式密钥协商方法，降低协商轮数、通信量和计算量，提高密钥生成效率、减少网络能量消耗；(3) 设计有效的密钥更新与撤销、节点加入与删除方案，弥补了LEAP协议在密钥更新、协议扩展方面的不足，支持了网络的动态变化，提高了网络的可扩展性。三、根据协议设计，编写Matlab程序，进行仿真验证；分析该协议的安全性、能耗、可扩展性等性能指标，进行反馈设计；仿真实验结果表明KMTC协议的资源消耗低于经典的LEAP协议，而且具有更好的安全性和可扩展性。