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面向6TiSCH网络的节点安全入网机制研究与实现

发布时间:2020-03-28 00:39
【摘要】:随着工业物联网的不断发展,地址资源不足的问题日益凸显,IPv6技术让每一个设备都有一个地址,如何让工业设备支持IP是目前的研究热点。本文涉及的6TiSCH网络(IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e)是IETF工作组正在推进的支持IPv6的工业无线标准,该标准能够很好地满足工业无线网络对可靠性、低功耗的需求。由于6TiSCH网络通过无线介质进行传输,它比有线网络更容易受到攻击,同时6TiSCH网络节点资源有限,解决其安全问题是其是否能大规模应用的关键。节点安全入网问题是6TiSCH网络的可信基础,现有的IETF工作组对6TiSCH网络的节点安全入网机制已提出了多个标准草案。本文将参考目前的IETF工作组文档及标准草案,设计一套适用于6TiSCH网络的节点安全入网机制,主要工作分为如下4个方面:1.针对现有的6TiSCH相关标准和工作组文档描述的6TiSCH特征和需求,分析了6TiSCH网络的时间同步、TSCH接入模式以及RPL路由等关键技术,重点分析了6TiSCH网络的安全框架和需求。2.参考6TiSCH工作组已发布的工作组文档,设计并实现了一种6TiSCH网络节点安全入网机制。基于预共享密钥、受限环境下安全对象及CoAP(受约束的应用协议)等关键技术,新节点可通过监听增强信标帧加入网络,完成入网认证,实现安全会话通道建立。3.针对多个6TiSCH网络节点在较短时间窗口同时入网时,入网安全请求易引起冲突和碰撞等问题,提出了一种基于数据聚合的安全入网方法,入网代理将多个6TiSCH入网请求封装在一个安全请求数据帧中,有效减少网络中入网报文的开销。4.首次在基于CY2420的平台上搭建了基于6TiSCH的安全系统对上述机制进行测试验证。测试系统测试结果表明,基于CY2420的6TiSCH安全测试平台实现了与目前6TiSCH工作组标准草案要求一致的入网安全机制;实现了多节点入网的优化方案,验证了本文所设计方案的可行性。
【图文】:

协议栈,报头压缩,数据报


图 2.1 6TiSCH 协议栈用 6LoWPAN 技术进行路由转发、报头压缩、分片、重用的 IP 协议为 IPv6,可用于解决 IPv4 网络地址资源不用 UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)和 Iage Protocol,,Internet 控制消息协议)在路由器和 IP 主机,6TiSCH 通过基于 COMI(CoAP 管理接口)的 CoAP数据报传输层安全(DTLS)协议可用于保护 CoAP 数据报(PANA)用于保护加入过程,6LoWPAN报头压缩用于压缩 LLN 选择的路由协议。H 网络特征及关键技术

状态机,状态


发送本地IPv6地址图 3.19 Pledge 状态机含6个状态,状态机在6个状态中跳能介绍。MON_IDLE:维持状态机运转,表 3.1 Pledge 状态机状态介绍状态 _COMMON_IDLE N_NETWORK_START 启_JP_ROUTE_WAIT 等待_BEACON_WAIT 广IN_REQUEST_START 启动
【学位授予单位】:重庆邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN915.08

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本文编号:2603644


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