无线传感器网络基于组合密钥的密钥管理方案

无线传感器网络具有拓扑易变化、节点能源受限、网络易受攻击等特性,这些特性决定了无线传感器网络需要特殊的安全保障机制,尤其要解决其涉及到的机密性、完整性、端点认证及在有限的空间存储大量的密钥等问题。当前的研究工作不能有效地解决无限传感器节点容量受限与节点需要大量存储共享密钥之间的矛盾,导致大量传感器节点因与相邻节点没有共享密钥而无法安全交换信息。针对这一问题提出一种基于组合密钥（combined key,CK）的密钥管理技术。该方案采用种子密钥映射技术,以较少密钥因子组合大量相异的密钥,解决传感器节点密钥存储空间受限问题,保障任何相邻节点之间都能共享密钥。并能实现可认证的密钥共享机制,弥补了传感器网络没有认证中心的缺陷。经分析,该方案在安全性、存储性和节能方面有较好的优势。     

基于身份的无线传感器网络层簇式密钥管理方案

无线传感器网络的密钥管理由于布置位置、计算量和存储能力受限,使得设计时需要进行诸多考虑.为此,提出了一种基于身份的无线传感器网络层簇式密钥管理方案,可以较好地解决无线传感器网络的密钥管理问题.本方案运用身份认证加密技术,对节点认证后进行分簇,并解决簇内密钥协商问题,即建立簇成员与簇头之间共享簇密钥.通过安全性、复杂性分析和效能分析,并与一些常用方案进行对比,验证了本方案可以保证簇内完全连通、新节点便捷加入,能够满足无线传感器网络各项要求.     

无线传感器网络EMSR协议的安全性分析

针对目前无线传感器网络密钥管理方案存在的安全问题,给出了一种可证明安全的无线传感器网络的认证密钥建立方案(EMSR),使用公钥证书实现网络节点的双向认证,同时产生双方共享与相互控制的会话密钥,有效地防止了纯粹使用对称加密机制产生的认证问题。在CK安全模型下,对EMSR协议进行了安全性证明,并对几种基于公钥机制的密钥建立方案进行了性能分析。结果表明,EMSR方案具备CK安全模型下相应的安全属性以及支持资源受限的网络节点的优势,符合传感器网络的通信要求。     

基于随机密钥种子预配置的传感网密钥管理方案

在随机密钥预配置模型的基础上提出了一种基于密钥种子的密钥管理方案. 首先节点预存储密钥种子子集, 根据密钥种子与生成因子共同生成密钥的思想给出不同类型密钥的建立及更新方法. 同时对该方案的直接连通率和安全性进行分析. 仿真结果表明该方案能够提供安全灵活的密钥更新机制, 提高网络的抗俘获性能. 最后在实验室平台进行系统实现, 分析该方案在具体通信协议和硬件基础上的通信开销、计算开销和存储开销. 综合上述分析, 该方案具有低开销的特性, 适合于传感器网络.     

基于密钥预分配的传感器网络加密方案

文章提出了一种基于密钥预分配无线传感器网络中的加密方案，该方案在加密过程中使用了计数器和消息认证码，从而较好地满足了传感器网络的安全需求。同时，考虑到传感器节点资源有限的特点，方案中相关的协议和算法都比较简单，并完全避开了代价昂贵的公钥运算，从而使得方案的计算、存储和通信开销都比较小，执行效率大大提高。     

自组网中基于簇的预密钥管理方案

自组网是由无线节点组成的不需要固定基站的临时性的计算机通信网络。以提供安全、可靠的保密通信为目标的密钥管理方案和协议的设计是自组网安全中一个重要的研究课题,自组网的多跳通信和资源受限等固有特性使得密钥管理面临许多挑战。该文在基于团的快速分簇算法的基础上,提出了一种基于簇的分层密钥预分配方案。分析表明,相比于传统随机密钥预分配方案,新方案不仅能够提高网络的连通性,而且可以减少节点所需存储空间。     

TinyILKH:-种改进的WSN逻辑层次组密钥管理方案

在分析逻辑层次密钥LKH方案的基础上,面向无线传感器网络WSN节点资源受限等特征,提出了一种改进的逻辑层次组密钥管理方案ILKH,采用度为4的逻辑树替代传统的二叉树结构,并设计了节点在加入和撤离等不同情况下的组密钥更新策略.ILKH使WSN节点在密钥存储和密钥更新开销方面较传统的LKH和R-LKH方案有明显的减少,可提高组密钥的分发和更新效率.最后在TinyOS环境下开发实现了密钥管理原型系统TinyILKH,采用AES算法加密组密钥,并在TOSSIM模拟平台上给出了TinyILKH的性能仿真结果.     

环LWE上高效的多密钥全同态加密方案

基于RLWE问题的BGV型多密钥全同态加密方案具有较大的密文量和密钥量,且生成计算密钥的过程复杂,致使同态运算效率较低.针对该问题,提出了一种密钥量小、计算密钥生成效率高的BGV型多密钥全同态加密方案.首先,通过改进密文的扩展形式,优化了计算密钥的生成算法,提高了计算密钥的生成效率;其次,利用低位比特丢弃技术,减小了计...     

一种改进的无线传感器网络随机密钥预分配算法

在分析现有无线传感器网络随机预分配密钥算法的基础上,通过同时引入q合成技术、多路增强技术与单向密钥序列技术,提出了增强的随机预分配密钥算法H-RKP,并以节点俘获攻击为例对其安全性进行了分析,证明该算法可以进一步提高现有随机预分配密钥算法的安全性．     

基于分组的确定性无线传感器网络密钥预分配方案

目前的无线传感器网络密钥预分配方案按密钥的选取方式可以分成概率性方案和确定性方案两种。确定性方案存在算法复杂、计算开销大、支持的网络规模有限和密钥安全性差等弱点。针对上述问题,本文提出了基于分组的确定性无线传感器网络密钥预分配方案,减少了现有确定性方案的计算复杂度,增加了方案支持的网络规模,提高了密钥安全性。     

Confidential Communication Through Chaos Encryption in Wireless Sensor Network

A new byte block cipher algorithm with discrete chaos and Feistel structure has been studied for confidential communication in wireless sensor network to improve security. After permutation,the byte block was encrypted through a Feistel structure in multiple turns and afterwards replaced again. The child keys are the composite sequence of discrete chaos and linear congruence sequences. Both the plain text and cipher text are of 8 bits. The number of keys is alterable. A nonlinear encryption function in the Feistel structure with chaos was constructed. The cipher algorithm was realized in the Micaz node,and the confidential communication experiment in wireless sensor network was completed success-fully. Additional ROM memory required for the cipher algorithm is 4144 bytes and an additional RAM memory 61 bytes. The cipher algorithm is nonlinear chaos and the Feistel structure holds the best of the RC6,DES and SKIPJACK cipher algorithms.The result shows that the algorithm needs a little memory and is safe at a high level.     

Ad hoc网络密钥预配置方案

为了减少Ad hoc网络密钥管理方案对网络资源、节点资源的依赖,同时提高网络的安全性能,该文深入研究了传感器网络中基于多项式的密钥对预配置方案,将门限机制引用到密钥的传输过程当中,设计出一个应用于Ad hoc网络的高效密钥预配置方案:基于门限机制的密钥预配置方案。通过分析可以看出该方案有一些优良的特性,包括两节点间能以很高的概率成功建立密钥对、对入侵有较强的鲁棒性、高连通性、低通讯量。     

无线传感器网络中的动态对偶密钥建立算法

基于密钥预置技术,提出了一种新的传感器网络动态对偶密钥建立算法。该算法中节点在部署前首先被预置一个全局初始密钥;在部署之后,邻节点之间将基于预置的全局初始密钥来动态生成一跳的对偶密钥。理论分析与实验结果表明,由于该算法是完全分布式的,且节点间的对偶密钥是在节点部署之后动态生成,能保障节点间具有很高的直接和间接对偶密钥建立概率,更有效保障传感器网络的通信安全。     

基于改进APIT的移动机器人动态定位

针对室内无线传感器网络通信传输不稳定和定位精度较差的情况,提出了一种移动机器人自主动态定位系统,通过实时选择邻近信标节点,确定节点坐标构成的边界,绘制局部网格空间,实现机器人动态定位.利用接收信号强度指标实现测距,然后采用基于测距的改进近似三角形内点测试（APIT）算法完成定位,再使用卡尔曼算法修正定位误差.该方法适用于室内网络传输不稳定的实际情况,采用卡尔曼滤波器获得最优数据.实验结果表明,该移动机器人自主动态定位方法比基于网格的极大似然方法具有更好的精度和适应性.     

异构传感器网络的用户认证和密钥协商协议研究

物联网应用的安全和隐私保护问题是制约其进一步发展的关键因素,该文针对物联网中外部用户需要直接访问传感器节点获得信息的应用需求,基于异构传感器网络设计一个用户认证和密钥协商协议,保证信息传输的安全。协议在实现对所有参与者身份认证的同时,完成了用户和传感器节点之间的密钥协商。最后,该文从安全性和执行效率两个方面对所设计协议进行分析、比较,结果显示所设计协议是安全、高效的。     

基于簇的无线传感器网络密钥管理方案

为提高无线传感器网络安全强度,通过分析已有的典型密钥管理方案,结合具体的应用领域,提出一种基于簇的无线传感器网络密钥管理方案（CKMS：Cluster-based Key Management Scheme）。该方案包括5种类型密钥与密钥更新机制,同时支持网络扩展。相对现有的密钥管理方案,此方案具有较小的通信开销和计算开销,占用较少的存储空间并且连通性好。     

水利工程安全监测网视频传感器节点的设计与实现

视频监视系统通过提供水利工程及相关区域的实时视频数据,以辅助水利部门抗洪防汛和水资源调配．基于Zigbee无线通信技术的优点,提出了一种适合水利工程的基于Zigbee的视频传感器网络构架,在此基础上设计并实现了基于Zigbee通信协议的视频传感器节点和基于CDMA通信方式的汇聚节点．视频传感器节点通过CMOS摄像头采集环境事件的视频信息,然后利用无线Zigbee多跳方式将视频数据传输到汇聚节点,汇聚节点通过CD—MA移动通信与控制台或监控手机通信．     

动态融合复杂网络节点重要度评估方法

为挖掘复杂网络中的关键节点及提高网络鲁棒性,针对有/无线多网融合的层级网络,提出了动态融合复杂网络模型及其节点重要度评估方法.结合动态融合复杂网络的特点,定义了边连通概率、路径连通概率、网络连通概率、融合节点比例、融合节点分布和融合路径比例等与网络动态性和融合性相关的参数.在单层复杂网络节点重要度评估指标的基础上,设计了融合网络节点度中心性、节点介数中心性和节点融合中心性指标.其中,融合节点的节点融合中心性表示融合节点对网络融合的贡献程度,非融合节点的节点融合中心性表示非融合节点对网络融合的辅助作用程度,主要体现在作为融合节点之间的中继节点.最后,综合考虑网络拓扑结构、动态融合特性等因素进行节点重要度评估.以改进的动态交织风筝网络为例进行仿真分析,结果表明该方法能够比较全面地刻画节点在动态融合复杂网络中的重要性.利用NS2搭建由光通信网和卫星通信网融合构成的仿真实验网络,进一步验证了在仿真网络环境中本方法的有效性.     

传感器网络密钥传播与进化

针对传感器网络密钥管理问题,提出基于生物机制的轻量级传感器网络密钥传播与进化协议．建立用于分析密钥传播协议安全性的概率模型,提出基于组的密钥传播改进协议．通过与密钥预分配相结合,提出一种安全性能更好的密钥传播协议．再利用密钥进化机制,动态更新共享密钥．分析表明,密钥传播与进化是适用于微型传感器网络的可行的安全与代价之间的折中方案．