基于分簇的WSN多项式随机密钥管理方案

结合多项式的密钥预分配方案和基于分簇管理的随机预分配方案,提出了一种改进的密钥管理方案,并在该方案中添加距离参数来提高无线传感器网络的安全性。对该方案的分析和评估结果表明,该方案提高了无线传感器网络的安全性,并能降低节点的存储空间和计算开销。     

基于汉明距离的无线传感器网络密钥预分配方案*

无线传感器网络自身的特征,如网络规模庞大,动态的拓扑结构,有限的计算、通信和存储能力等,使得传统的密钥分配和管理机制无法直接应用。基于汉明距离提出了一种新的适用于无线传感器网络的密钥预分配方案。该方案将对称密钥系统和非对称密钥系统结合起来,并借助汉明距离的概念在无线传感器网络中实现了密钥的分配和管理。与随机密钥预分配方案相比,本方案在健壮性和安全性方面具有一定的优势,其计算和存储开销也不大,具有一定的实用性。     

基于多密钥空间的无线传感器网络密钥管理方案

提出了一种基于多密钥空间密钥对预分布模型的无线传感器网络(WSN)密钥管理方案。该方案结合q-composite随机密钥预分布模型,并且通过引入地理位置信息,有效提高了节点之间安全连通的概率。分析表明,该方案在不增加存储空间的情况下,提高了邻居节点拥有相同密钥空间的概率,并且与多密钥空间密钥对预分布方案相比,可大幅提高被俘节点的阈值,增强了网络安全性,能够较好地适应无线传感器网络的网络环境和安全要求。     

基于网格部署模型的WSN密钥分配方案

针对现有密钥预分配方案中网络连通性差、存储开销大、节点抗攻击能力不强等问题,提出一种基于网格部署模型的无线传感器网络密钥分配方案。该方案将部署区域划分为相互不重叠的六边形网格,为每个网格分配多个不同的密钥空间,且使任意相邻的网格之间仅共享一个密钥空间。根据节点的部署信息和已知的区域信息为其分配密钥信息,从存储开销、网络连通性和安全性方面对方案进行性能分析。实验结果表明,与已有密钥分配方案相比,该方案的网络连通率为1,不仅能降低节点内存需求,而且增强了无线传感器网络中节点抗随机攻击和区域攻击的能力。     

无线传感器网络密钥管理方案的研究

以基于矩阵的密钥预分配方案为基础,提出了新的基于分组的节点部署模型和基于分组的密钥管理方案,并且对方案的性能进行分析。该方案对无线传感器网络中的节点进行分组部署,能够解除分组节点数量要固定相等的限制、简化传感器节点的部署过程,同时克服了密钥预分配方案中要求预先掌握节点预期部署位置信息的缺点,提高建立密钥的概率和安全性。     

无线传感器网络密钥种子管理和分配模型及应用

随机密钥种子预分配方案是实现安全的无线传感器网络应用的首选方案,该方案在无线传感器网络节点布置之前建立和分配某种密钥种子信息,在网络节点布置之后利用密钥种子信息建立或发现节点之间安全的通信链路.根据传感器网络的通信保密和节点认证需求,提出了通用密钥种子管理和分配模型(KSMA).该模型可用于预分配方案的安全分析,描述了预分配方案的5个安全属性.在KSMA模型中,基于单向累加器,定义了一类新的密钥种子结构,提出了新的密钥种子预分配方案和节点秘密共享发现协议,并在UC(universally composable)安全框架中对新的秘密共享发现协议进行了可证明安全分析.在新方案中说明了如何设定密钥池参数和节点密钥链参数的方法,该方法不仅保证了高概率的安全链路建立,而且可以通过节点身份证人确认机制实现节点之间身份认证,有效地防御传感器网络Sybil攻击.通过与其他方案的分析对比,新方案改善了网络安全弹性、综合性能良好.     

传感器网络多密钥空间q复合密钥管理方案

无线传感器网络密钥管理研究,目前大都着眼于平面拓扑结构。但随着无线传感器网络规模日渐扩大,层次拓扑结构正成为主导。为此,提出了一种适用于分层无线传感器网络的多密钥空间q复合密钥预分配方案。通过安全连通性和节点抗捕获性分析表明该方案可在保证节点间安全连通概率的基础上,提高网络的安全阈值,提升网络的抗攻击能力,增加网络安全性。     

基于矩阵的无线传感器网络密钥预分配

为了提高邻居节点建立共享密钥的概率, 减少无线传感器网络资源的消耗, 从而进一步提高无线传感器网络中的连通性, 提出了一种基于矩阵的无线传感器网络的随机密钥部署方案。该方案在无线传感器的目标划分区域中采用3×3矩阵的方式进行密钥预分配, 使邻居节点共享直接密钥的个数为q, 提高了节点间共享密钥的阈值, 减少了节点存储冗余密钥的数量。数据分析和仿真结果表明, 该方案不但在存储密钥数量和安全性方面有较好的性能, 而且连通率为100%。     

无线传感器网络对称密钥建立方案

传感器网络的固有特点要求密钥建立方案既要达到一定的安全性标准又要高效。基于密钥池的密钥预分配方案虽然比较适合无线传感器网络,但节点的安全链路连通率不高。基于双变量多项式的密钥预分配方案具有高连通率的特点,但安全性存在缺陷。为此,将基于多项式的密钥建立方案与基于密钥池的密钥建立方案相结合,提出一种新的密钥建立方案。分析和实验表明,该方案在安全性、安全链路连通性、可扩展性、有效性等方面和现有一些典型方案相比有较大的提高。     

基于Hash函数的WSN密钥分配方案

针对经典随机密钥预分配方案存储和通信开销大、安全性不足的问题,提出一种基于Hash函数的无线传感器网络密钥预分配方案。采用Hash函数单向运算提高密钥安全性,通过单次广播过程分配密钥法降低通信开销。仿真结果表明,该方案可降低存储开销,提高节点抗俘获攻击能力,且通信开销从O(2N)降至O(N)。     

A key predistribution scheme for sensor networks using deployment knowledge

To achieve security in wireless sensor networks, it is important to be able to encrypt messages sent among sensor nodes. Keys for encryption purposes must be agreed upon by communicating nodes. Due to resource constraints, achieving such key agreement in wireless sensor networks is nontrivial. Many key agreement schemes used in general networks, such as Diffie-Hellman and public-key-based schemes, are not suitable for wireless sensor networks. Predistribution of secret keys for all pairs of nodes is not viable due to the large amount of memory used when the network size is large. Recently, a random key predistribution scheme and its improvements have been proposed. A common assumption made by these random key predistribution schemes is that no deployment knowledge is available. Noticing that, in many practical scenarios, certain deployment knowledge may be available a priori, we propose a novel random key predistribution scheme that exploits deployment knowledge and avoids unnecessary key assignments. We show that the performance (including connectivity, memory usage, and network resilience against node capture) of sensor networks can be substantially improved with the use of our proposed scheme. The scheme and its detailed performance evaluation are presented in this paper.     

Simple,extensible and flexible random key predistribution schemes for wireless sensor networks using reusable key pools

Sensor nodes are tiny, low-power, computationally limited and battery constrained electromechanical devices. A sensor node contains a sensing unit and a wireless communication unit. Sensor nodes are deployed over a field for sensing an event data in the environment and transfer it towards a base station over its wireless channel. In a typical application, vast amount of sensor nodes are deployed over a field which constitute a sensor network. Sensor nodes must be customized for a specific sensor network application before the deployment. This customization is needed not only for underlying networking application, but also for security related configurations. Random key predistribution mechanisms have been proposed to provide security for wireless sensor networks. In the literature, there are well known random key predistribution schemes. Some of these schemes are secure, but quite complex to apply in real-world applications due to their node-based customization requirements, while some other are easily applicable but they do not offer reasonable security. In this paper, we propose random key predistribution schemes for wireless sensor networks that provide varying ranges of security. The proposed schemes are easily applicable in real world scenarios due to their simplicity and relaxed node customization requirements. In this respect, our schemes provide a tradeoff. Moreover, our proposed schemes show a good extensibility property. We assume prior deployment knowledge. We examine performance of our schemes and compare them with well known random key predistribution schemes.     

基于层次超立方体模型的对偶密钥预置算法

通过所建立对偶密钥，传感器网络节点之间可使用加密技术进行通信，从而保障了通信的安全性。在KDC和基于多项式池的密钥预置模型基础上，提出了一种用于密钥预置的层次超立方体模型及其密钥预置算法。理论与实验分析表明，与基于多项式和基于多项式池的对偶密钥预置算法相比，该算法具有更好的安全性能与更高的对偶密钥建立概率。     

矩阵池在传感器网络密钥预配置方案中的应用

借鉴传感器网络中基于密钥矩阵密钥对预配置方案,设计出一个应用于传感器网络的高效密钥对预配置方案：应用矩阵池的密钥预配置方案。该方案提出了矩阵池的概念,将密钥的预配置建立在多个密钥矩阵之上,节省了节点的存储空间,增强了网络的可扩展性。将加密传输机制应用到密钥的传输过程中,增强了密钥传输过程中的安全性。通过本文的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、低通讯量。     

A Class of Key Predistribution Schemes Based on Orthogonal Arrays

Pairwise key establishment is a fundamental security service in sensor networks; it enables sensor nodes to communicate securely with each other using cryptographic techniques. In order to ensure this security, many approaches have been proposed recently. One of them is to use key predistribution schemes (KPSs) by means of combinatorial designs. In this paper, we use the Bush’s construction of orthogonal arrays to present a class of key predistribution schemes for distributed sensor networks. The secure connectivity and resilience of the resulting sensor network are analyzed. This KPS constructed in our paper has some better properties than those of the existing schemes.     

基于多格的ad hoc网络密钥预配置方案

借鉴传感器网络中基于多项式的密钥对预配置方案,设计出一个应用于ad hoc网络的高效密钥对预配置方案:基于多格的密钥预配置方案.该方案提出了多格的概念,将密钥的预配置建立在多个由多项式构成的二维表格之上,从而增加了节点之间建立会话密钥的概率.第1次将门限机制应用到密钥的传输过程中,增强了密钥传输过程中的安全性.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、低通信量.     

一种基于六边形部署模型的面向传感器网络的随机密钥预分配方案

针对基本随机密钥预分配方案和基于部署信息的密钥管理方案中存在的不足,提出了一种基于六边形部署模型的面向传感器网络的随机密钥预分配方案。该方案更充分地利用了六边形部署模型的特点,通过将部署区域划分为六边形网格,并将传感器节点按其标志号进行分类,然后根据节点期望部署的网格位置和其节点类别进行相应的密钥预分配,从而有效改善了网络的安全性能。分析和仿真表明,在相同的存储开销下,本方案具有更高的安全连通率和更强的抗节点捕获攻击能力。     

基于group based模型的无线传感器网络密钥管理方案*

由于无线传感器网络受电源、计算能力、内存容量等方面的限制,传统的基于公钥和可信任的密钥管理方式不再适用。为了进一步提高无线传感器网络的安全连通性,在分析DU Wenliang等人的groupbased节点投放模型的基础上,提出了一种改进的密钥管理方案：多密钥空间与多路径增强相结合的随机密钥预分配方案。结果分析表明,该方案需要较少的内存存储空间,不仅提高了系统的连通性,还降低了节点的被捕获概率。     

基于部署信息和通信密钥的无线传感器网络密钥管理

为了进一步增强无线传感器网络的连通性与安全性,提出一种基于六边形的无线传感器网络的随机密钥部署方案,该方案采用了六边形区域部署法和密钥替换机制;在密钥预分配阶段,通过六边形网格的部署方式在提高了网络的连通率;在密钥建立阶段,通过网络节点的标识信息,将节点对的密钥替换成通信密钥,并删除原密钥.理论分析和实验数据表明:与经...