无线传感器网络中一种安全高效的共享密钥发现协议

在无线传感器网络的安全体系结构中,密钥预分配方案占据着极其重要的位置。现有密钥预分配方案中的共享密钥发现协议不能很好抵抗智能攻击,而且通信和计算代价高。在对各种典型的共享密钥发现协议的特点进行详细分析的基础上,利用秘密同态和布隆过滤器,提出了一种安全高效的共享密钥发现(ERSD)协议。性能分析和仿真结果表明,该方案在较小的通信和计算代价情况下,就可以有效地抵抗智能攻击。     

无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议

针对网络中相邻节点对通信、局部广播通信及新节点认证中的安全问题,提出无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议-PLA协议.该协议要求在网络部署的时候为每个节点分配唯一的标识符和一个临时初始密钥.节点基于临时初始密钥和相关信息建立用于节点对之间通信的密钥(Pairwise Key,简称点对密钥)、用于与其所有邻居节点同时通信的局部广播密钥(Local Broadcast Key,简称局部广播密钥)以及用于认证新加入节点的认证密钥(Authentication Key,简称认证密钥).与现有协议如LEAP协议和OTMK协议相比较,该协议降低了能耗,提高了安全性.     

支持新节点加入的传感器网络密钥分配协议

密钥分配协议对于无线传感器网络安全起着基础性作用.如何降低节点的密钥存储损耗,并且支持新节点与原有节点的通信密钥的建立,成为传感器网络密钥分配协议的主要难题.基于E-G协议的基础上,采用了划分网络的方式来降低节点的密钥存储损耗,并在此基础上提出了一种利用秘密共享的方式来实现新加入节点与网络中原有节点的密钥建立方法.还利用C ,对节点的密钥存储和全网连通度进行了仿真,最后对节点的存储损耗,通信代价和抗攻击能力进行了分析.     

基于CK模型的安全节点认证密钥交换协议

无线传感器网络中的节点常常被部署在非安全的环境中,因而容易遭受假冒等安全威胁。为保护可信节点之间数据通信安全,基于计算性Diffie-Hellman假设,提出一种节点认证与密钥交换协议。推荐方案不仅能实现对参与节点真实身份的鉴别,而且生成一个参与方共享的秘密密钥,为参与方之间的数据交换建立一个安全的通信信道。并证明了推荐方案能实现CK模型下认证和密钥协商的协议的安全目标。此外,对安全属性的分析表明该协议具备前向安全、已知会话密钥安全、抗密钥泄漏假冒及未知密钥共享攻击的能力。     

无线传感器网络密钥分配方案改进与仿真研究

研究无线传感器网络安全中的密钥分配问题.由于传感器网络规模大、节点能源非常受限等特点,传统网络中使用的密钥分配策略并不适用于无线传感器网络.为了提高网络的安全性能,在预共享密钥和随机密钥分发方案的基础上,提出一种改进的随机密分配方案.首先通过传感节点的能量大小建立源传感节点到目的传感节点的多条传感节点不相交路径,然后根据传感节点的最小最大能量原理选择一条合适的传感节点不相交路径作为源传感节点和目的传感节点协商路径密钥的通道.仿真结果表明,改进后的方案保留了原方案的网络高安全性等优点,而且进一步节省了节点通信能量,延长了网络的生存周期,更加适用于能量非常受限的无线传感器网络.     

一种无线传感器网络预分配密钥管理方案的改进

无线传感器网络在应用二元多项式密钥预分配协议时,通常容易遭受到敌方的合谋攻击。为了更好地解决这一问题,通过减少普通节点共享的密钥个数,改变簇首间建立共享密钥的方式,改进了一种无线传感器网络的密钥预分配管理方案。分析表明,改进后的方案保留了原方案的网络高安全性等优点,而且进一步节省了普通节点的内存空间,减少了节点间的通信量,延长了网络的生存周期,能够有效地抵御敌方的合谋攻击。     

WSN多项式密钥预分配协议的设计实现

在无线传感器网络中,网络安全通信已逐步得到网络构架人员和研究人员的重视,密钥分配协议对于无线传感器网络的安全传输起着基础性作用。由于传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式已不再实用,当前主要的传感器密钥分配协议都可认为属于预分配密钥管理协议。文中主要论述了目前比较典型的几类密钥预分配协议,并在该类协议基础上提出更高性能的多项式密钥预分配协议,随之加以实现。     

异构传感器网络中的一种混合密钥预分配方案

针对异构无线传感器网络,提出一种混合密钥预分配方案。该方案针对异构节点采用不同密钥预分配策略：高级节点采用基于身份的公钥密码机制进行节点间的认证和密钥协商;普通节点主要采用基于单向散列链的随机密钥预分配策略,在高级节点的辅助下进行对偶密钥的建立。在对偶密钥建立过程中,采用共享密钥发现和密钥协商相结合的方法,充分发挥公钥密码机制和随机密钥预分配策略的优势,达到较好的安全连通性和抗毁性。理论分析和仿真试验结果证明方案的可用性和安全性。     

基于分簇的无线传感器网络密钥预分配方案

在无线网络传感器防止虚假攻击保证网络安全问题的研究中,针对无线传感器网络中的安全和提高系统识别认证能力问题,为了实现无线传感器网络中的安全通讯,需要对传感器节点间传递的信息进行加密.传统网络中使用的密钥分配策略,并不适用于无线传感器网络.分析了已有无线传感器网络密钥分配方案的特点.为了提高网络通信的安全性,尤其是在部分传感器节点被捕获后整个网络的健壮性,在分配方案基础上,采用一种分簇网络体系的密钥预分配方案.实验结果保证了连通率,节约存储空间,证明适用于现有的无线传感器网络.     

无线传感器网络一种改进的随机密钥预分配方案

为解决基本的随机密钥预分配方案连通率较低的问题,提出了一种无线传感器网络的密钥管理改进方案.通过执行一个"邻居"节点扩展协议,使安全孤立节点与一跳以外的节点进行共享密钥发现,从而找到至少一条安全路径来保证网络的安全连通.对改进方案和原有方案在全局连通率、安全性和能量消耗等方面性能的分析与仿真结果比较,表明密钥管理的改进方案以有限的额外密钥协商开销为代价,能换来网络全局安全连通率、可用节点总能量和安全性能的提高.     

面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议

无线传感器网络作为物联网的重要组成部分,广泛应用于环境监测、医疗健康、智能家居等领域.身份认证为用户安全地访问传感器节点中的实时数据提供了基本安全保障,是保障无线传感器网络安全的第一道防线;前向安全性属于系统安全的最后一道防线,能够极大程度地降低系统被攻破后的损失,因此一直被学术及工业界视为重要的安全属性.设计面向多网关的可实现前向安全性的无线传感器网络多因素身份认证协议是近年来安全协议领域的研究热点.由于多网关无线传感器网络身份认证协议往往应用于高安全需求场景,一方面需要面临强大的攻击者,另一方面传感器节点的计算和存储资源却十分有限,这给如何设计一个安全的多网关无线传感器网络身份认证协议带来了挑战.近年来,大量的多网关身份认证协议被提出,但大部分都随后被指出存在各种安全问题.2018年,Ali等人提出了一个适用于农业监测的多因素认证协议,该协议通过一个可信的中心(基站)来实现用户与外部的传感器节点的认证;Srinivas等人提出了一个通用的面向多网关的多因素身份认证协议,该协议不需要一个可信的中心,而是通过在网关之间存储共享秘密参数来完成用户与外部传感器节点的认证.这两个协议是多网关无线传感器网络身份认证协议的典型代表,分别代表了两类实现不同网关间认证的方式:1)基于可信基站,2)基于共享秘密参数.分析指出这两个协议对离线字典猜测攻击、内部攻击是脆弱的,且无法实现匿名性和前向安全性.鉴于此,本文提出一个安全增强的可实现前向安全性的面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议.该协议采用Srinivas等协议的认证方式,即通过网关之间的共享秘密参数完成用户与外部传感器节点的认证,包含两种典型的认证场景.对新协议进行了BAN逻辑分析及启发式分析,分析结果表明该协议实现了双向认证,且能够安全地协商会话密钥以及抵抗各类已知的攻击.与相关协议的对比结果显示,新协议在提高安全性的同时,保持了较高的效率,适于资源受限的无线传感器网络环境.     

自认证公钥的无线传感器网络密钥协商协议

自认证公钥密码不需要证书管理,不存在密钥托管问题,非常适用于资源受限的无线传感器网络.但现有的自认证公钥传感网密钥协商协议存在安全性低和能量消耗大的缺点.首先分析并指出Yoon等人提出的协议不能抵抗密钥泄漏伪装攻击;然后采用MTI协议族的"隐式认证"的思想,基于椭圆曲线Diffie-Hellman假设,设计了一个新的基于自认证公钥体制的认证密钥协商协议WSN-AKA.该协议是第1个可证明安全的传感器网络自认证公钥体制密钥协商协议.与现有协议相比,该协议不仅安全性更高,而且因其密钥协商只需两次消息传递,其通信效率也最高而能耗最少.     

支持网内处理的无线传感器网络加密方案*

随着无线传感器网络的广泛应用,网络安全成了很多传感器网络应用的关键.在研究现有的安全方案的基础上,提出了一种支持安全网内处理的无线传感器网络加密方案.它能提供网络数据内容的语义加密、数据源认证、数据完整性和数据新鲜.同时,通过安全的网内处理延长了无线传感器网络的生命期.     

无线传感器网络中基于散列链的随机密钥预分发方案

密钥管理足无线传感器网络安全机制和服务的基石,随机密钥预分发是当前最有效的密钥管理机制,但目前的随机密钥预分发方案存在一个潜在的挑战:无法同时获取理想的网络安全连通性和网络抗毁性.文中提出了一种基于散列链的随机密钥预分发方案,通过有效调节散列链长度、公共辅助节点数、散列链数量等参数,节点仅需预分发数量较少的密钥信息,就能够以较高的概率建立对偶密钥.而且,即使存在大量的受损节点仍能保持较强的网络抗毁性.理论分析和模拟实验证明了所提出方案的有效性和安全性.     

无线传感器网络节点间认证及密钥协商协议

无线传感器网络的特性使它面临着比传统无线网络更大的安全挑战,其安全解决方案必须兼顾安全性和系统性能等因素。节点间认证及密钥协商是构建安全网络最基本的协议,是密钥管理协议和安全路由协议等的实现基础。很明显,包括传统Adhoc在内的各种无线网络领域中的安全认证及密钥协商机制都无法适用于无线传感器网络。为此,在充分考虑无线网络攻击方法和无线传感器网络自身特点的基础上,结合基于ID的公钥密码技术,提出了椭圆曲线双线性对上的无线传感器网络节点安全认证及密钥协商协议。分析发现,该协议不仅满足安全性要求,同时,能够适合无线传感器网络的特殊应用要求。     

无线传感器网络安全认证方案综述

安全认证是无线传感器网络中关键安全技术之一,如何确保无线传感器网络中通信双方身份的真实性是无线传感器网络的一个研究重点.论文从基于对称密码体制、非对称密码体制的认证方案、分布式认证方案、单向散列函数的认证方案、零知识证明的认证方案等方面出发,对典型的无线传感器网络认证方案进行了总结归纳,并指出了每类方案优点与不足,最后对无线传感器网络中安全认证方案的研究热点进行了展望.     

无线传感器网络密钥分布方案研究

无线传感器网络广泛应用于目标跟踪、环境监测、军事感应和地震活动测试等方面。网络安全是无线传感器网络应用的关键因素。在无线传感器网络安全结构中,节点的密钥分布是其中的重要一环。资源有限的大规模无线传感器网络的部署需要高效的节点密钥分布机制。高效的节点密钥分布方案能加强网络连通性、提高抵抗节点捕获攻击的能力、减小节点能量的消耗以及扩展节点通信范围。本文分析了密钥分布的安全要求,着重从密钥的产生、密钥连接的建立和性能方面描述了当前典型的密钥分布方案,并比较和分析了这些算法的特点和安全性能。最后结合该领域当前研究现状,指出无线传感器网络密钥分布未来可能的研究方向。     

Adaptive security design with malicious node detection in cluster-based sensor networks

Distributed wireless sensor networks have problems on detecting and preventing malicious nodes, which always bring destructive threats and compromise multiple sensor nodes. Therefore, sensor networks need to support an authentication service for sensor identity and message transmission. Furthermore, intrusion detection and prevention schemes are always integrated in sensor security appliances so that they can enhance network security by discovering malicious or compromised nodes. This study provides adaptive security modules to improve secure communication of cluster-based sensor networks. A dynamic authentication scheme in the proposed primary security module enables existing nodes to authenticate new incoming nodes, triggering the establishment of secure links and broadcast authentication between neighboring nodes. This primary security design prevents intrusion from external malicious nodes using the authentication scheme. For advanced security design, the proposed intrusion detection module can exclude internal compromised nodes, which contains alarm return, trust evaluation, and black/white lists schemes. This study adopts the two above mentioned modules to achieve secure communication in cluster-based sensor networks when the network lifetime is divided into multiple cluster rounds. Finally, the security analysis results indicate that the proposed design can prevent and detect malicious nodes with a high probability of success by cluster-based and neighbor monitor mechanisms. According to the performance evaluation results, the proposed security modules cause low storage, computation, and communication overhead to sensor nodes.     

基于身份的无线传感器网络密钥系统

无线传感器络（WSN）是一类由众多微型传感器节点通过自组织的方式构成的网络。随着在军事、环境监测等方面的应用逐渐成为现实，其有效和安全通信问题由于自身的特性（如能量、计算能力和节点存储资源等的局限性）而显得更加突出。本文首先比较详细地介绍了无线传感器网络安全结构及其面临的问题；其次重点讨论了无线传感器网络密钥系统相关的研究现状；然后给出了一种有效的基于身份的无线传感器网络密钥系统方案及与其它方案的仿真比较实验。仿真实验结果表明，我们方案较其它密钥系统方案在处理时间和节点存储需求方面具有优势。     

无线传感器网络密钥预分配与动态分配策略

为了实现无线传感器网络中的安全通讯,需要对传感器结点间传递的信息进行加密。由于受每个传感器结点自身资源的限制,传统网络中使用的密钥分配策略,并不适用于无线传感器网络。文章提出了一种基于结点位置对密钥进行预分配和动态分配相结合的密钥分配策略,通过构造一棵密钥管理树实现了分布式和集中式密钥管理的结合。应用这一策略构建的传感器网络其安全性和连通性有明显提高。