MMμTESLA:多基站传感器网络广播认证协议

广播认证是传感器网络中极具挑战性的安全问题之一.目前提出的解决方案均是针对单基站传感器网络设计的,如μTESLA和分层μTESLA,难以满足多基站网络的需求.在μTESLA协议的基础上,文章提出了适合于多基站传感器网络的广播认证协议MMμTESLA.此协议引入门限密码的思想,将认证密钥拆分成密钥影子,并分配给各个基站.传感器节点利用基站广播的密钥影子重构认证密钥,并认证广播信息.为了抵制DoS、DoM、认证延迟和虚假消息攻击,采用周期性透露密钥影子,SIS方式和在CSDM中嵌入密钥影子映射方法,对MMμTESLA协议进行扩展,提出RDS-μTESLA、RDM-μTESLA、RAD-μTESLA和RFM-μTESLA协议.分析和验证表明MMμTESLA协议及其扩展具有高认证率、高可靠性和容忍高信道错误率的特性.     

一种新的多级μTESLA广播认证协议

广播认证是无线传感器网络中的一项重要安全服务,它能够使众多传感器节点对消息发送者的身份进行验证.本文针对多级μTESLA无线传感器广播认证协议易受拒绝服务(DOS)攻击及错误恢复时延长的缺点,提出一种新的多级μTESLA协议.协议通过使用底层密钥链认证参数包,减轻DOS攻击问题;通过使用高层密钥产生同一时间段的底层密钥链,缩短了错误恢复时延,并采用动态增加参数包缓存的方式,提高了错误恢复成功率.仿真结果表明在相同拒绝服务攻击条件下,本协议的参数包/数据包认证成功率、通信开销及错误恢复时延性能优于多级μTESLA协议及Tree-based协议,且不易受信道丢包率的影响.     

µTESLA广播认证协议优化研究

广播认证是无线传感器网络能够正常工作的重要保证.μTESLA协议凭借其低成本高效率的加密技术和认证框架,在一定程度上符合了无线传感器网络的特点和安全需求.深入研究了μTESLA协议的实现过程,并针对广播周期交界处易出现的广播数据包无法正常认证的问题,提出了"认证漂移"的概念和一种基于阈值的多重认证机制(M-μTESLA).研究结果表明,该机制有效改善了μTESLA协议的性能.     

基于压缩布鲁姆过滤器的WSNs广播认证协议

提出一种轻量级的可扩展的传感器网络广播认证协议,在多级μTESLA中使用了压缩布鲁姆过滤器,取代了由Merkel树实现的对多级μTESLA密钥链进行绑定的过程.该协议具有持续时间长、自愈等属性,通过在每个接收端分配适当的存储空间,极大程度减少了通信负载.并结合类似公钥加密技术(PKC)计算模式的椭圆曲线加密(ECC)算法,实现分析结果表明:该协议可以保证长期的安全性,并能减少能量消耗.     

无线传感器网络中基于Merkle树的广播认证策略

在无线传感器网络中广播是一种基本的数据传输方式,因此广播认证在整个网络的安全体制中占有非常重要的地位.在利用Merkle树进行广播认证策略的基础上,提出了一种分级式的Merkle树广播认证策略,着重对其广播初始化参数的分配方法进行研究,该策略支持在网络中存在大规模广播发送节点的情况,有效的抑制了由此引起的参数认证时,节点计算量与内存消耗过度以及通信负载上升的问题.为了解决广播发送节点长生存周期与所需密钥链长度之间的矛盾,将二级μTESLA协议引入分级式的Merkle树广播认证策略,并提出了一个选择低级密钥链长度的条件式.     

WSN中一种基于身份的短签名广播认证协议

广播认证是传感器网络中很重要的安全服务,它允许发送者通过安全的方式广播信息给多个节点。无线传感器网络中的μTESLA、M-μTESLA等基于消息认证码的广播认证协议存在一些不足,加上最近的研究显示,基于双线性对的加密算法可应用于资源有限的传感器节点。本文介绍一种高效的基于身份的无证书短签名协议,它拥有目前最短的签名长度160bits,计算量相比其他公钥签名低得多,还能提供认证多个基站的广播信息的功能。基于MICA2DOT平台对其通信和计算能量消耗进行分析,以及对该协议的其他性能的分析,得出该协议引入的能量消耗小,满足广播认证的一些重要性质,适合无线传感器网络环境。     

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.     

无线传感器网络中的广播认证协议

在总结广播认证协议理想属性的基础上,对现有基于数字签名技术和对称加密技术的广播认证协议优缺点进行了分析讨论,并指出其对无线传感器网络广播认证协议设计的借鉴价值。将广播认证协议中的参数初始化和密钥更新等与密钥管理相关的问题归结为认证系统的完备性问题,并指出现有技术方案在解决该问题时存在的缺陷。初步探讨了无线传感器网络广播认证协议分级安全功能支持的意义,并给出了相应的方案设计思路。     

基于SPINS的无线传感器网络低能耗安全路由协议

LEACH协议是一种基于分簇结构和分层技术的重要的无线传感器网络路由协议,其簇建立过程容易遭受身份伪造、laptop型攻击等。基于SPINS设计了低能耗安全路由协议,使用μTESLA思想认证广播包,借助SNEP协议为簇头和其簇成员节点分配认证密钥,节点验证簇头身份和链路可达后方可加入簇。协议实现了不同类型节点之间通信的机密性、完整性、新鲜性、身份和链路双向性认证等安全目标。基于NS2的仿真结果表明,由于基站和簇头节点承担了与安全相关的较多任务,普通节点的能耗并未明显增加。     

网络中基于单向函数密钥链的广播认证协议

无线传感器网络中的广播认证技术能够保护广播报文不被恶意篡改或伪造,对于战场侦察、森林火险监测等应用具有重要的意义。现有的广播认证协议中基于单向函数密钥链的协议以较高的认证效率得到了研究工作者的普遍认可,对现有的这些认证协议进行了介绍和分析,并提出了可能的进一步研究方向。     

一种基于Mobicast 的最优QoS 安全认证算法

为保证无线传感器追踪网络(WSTNs)移动组播服务质量(QoS)和安全性,在Mobicast协议基础上提出一种最优QoS安全认证算法,将被监测实体运动速度与组播应用服务需求相关参数向量化,并在其基础上得出满足最优QoS的多级μTESLA认证协议级数M的函数表达式.分析和仿真结果表明,该算法能够对达到特定QoS需求所需的相应安全认证密钥级数进行有效分析和预测,且对于网络能耗和通信实时性的影响是可以接受的.     

传感器网络中可扩展性好的数据汇聚与认证协议

无线传感器网络的能量资源有限,数据汇聚是减少能耗最重要的技术之一,但数据汇聚可能导致信息泄露。文章提出了一种名为SSDAA的可扩展性好的安全的数据汇聚和认证协议。将采集的数据映射成无物理意义的模式码,根据模式码进行数据汇聚,再将被选中的采集数据以加密形式传输,保证了数据的机密性;采用本地逐步公布用于认证的!TESLA密钥,认证不必等到汇聚完成,使网络时延小,适应于大规模网络;采用延迟汇聚和延迟认证,保证了数据的完整性和真实性;采用!TESLA密钥链保证了数据的鲜活性。SSDDA可以抵御植入节点攻击和重放攻击,可部分解决妥协节点攻击。     

增强的无线传感器网络密钥管理协议

针对基于临时初始密钥的密钥管理协议中初始密钥泄露和删除密钥部分素材后老节点之间不能有效认证并建立点对密钥的问题,提出一种适用无线传感器网络安全性增强的密钥管理协议。协议采用分阶段部署传感器节点,并结合双向密钥链、组密钥更新机制和Shamir多项式门限方案。协议中每个节点携带若干部署阶段的主密钥而非初始密钥,即使节点被捕获,也难以通过其他节点认证进入网络;组密钥更新方案中的广播多项式隐藏了被撤销的节点集合和后向密钥,合法节点通过多项式计算恢复出后向密钥并计算组密钥,使得老节点之间能通过组密钥机制实现认证并再次融入网络,提高了网络连通性。安全性和性能分析表明,协议在保证更好安全性的同时,降低了系统开销,也提高了不可靠信道环境下的自愈合性。     

一种无线传感器网络用户认证与密钥协商协议

随着无线传感器网络的发展,外部用户可以直接访问传感器内部节点获取信息,因此如何认证外部用户的身份,只允许授权用户获取节点数据,保证传输数据的保密性和完整性,已成为当前无线传感器网络研究的热点问题.本文基于用户口令和智能卡提出一个无线传感器网络用户认证与密钥协商协议,协议中采用哈希和异或运算实现主体的身份认证和密钥协商功能.为了分析协议的安全性,本文扩展了串空间理论,构造了分析无线传感器网络认证与密钥协商协议的形式化方法,证明了协议的安全性.最后,文中分析了协议的执行效率,并与同类协议进行了比较.     

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.     

无线传感器网络中一种安全的数据汇聚与认证协议

无线传感器网络的能量资源有限,用数据汇聚来最小化传输量是减少能耗的最重要的技术之一,但数据汇聚也带来了信息泄露的风险。提出了一种名为SEDAA的安全节能的数据汇聚和认证协议。将采集的数据映射成无物理意义的模式码,根据模式码进行数据汇聚,再将被选中的采集数据以加密形式传输,保证了数据的机密性;利用会话密钥进行延迟汇聚和延迟认证,保证了传感器节点数据的完整性和真实性;采用!TESLA协议对基站消息进行认证;采用计数器生成会话密钥保证了数据的鲜活性。SEDAA可以抵御植入节点攻击和重放攻击,可部分解决妥协节点攻击。     

一种抗阻断攻击的认证组密钥协商协议

一个非认证的组密钥协商协议不能对通信参与者和消息进行认证,它必须依赖认证的网络信道或其它的认证方法.分析了Burmester等人在认证广播信道下提出的著名组密钥协商协议,指出它不能抵抗内部恶意节点发起的密钥协商阻断攻击,该攻击导致组内其它诚实节点不能正确计算出一致的组密钥.提出了一种改进的认证的组密钥协商协议,在原协议中加入了消息正确性的认证方法,能够对组内恶意节点进行检测,并在随机预言模型下证明了改进的协议能够抵抗密钥协商阻断攻击.     

WSN中的无证书认证和密钥协商协议

由于无线传感器网络节点在能量、计算能力和存储能力等方面的局限性,传统的网络认证密钥协商协议难以直接应用到无线传感器网络中。为此,基于无证书的公钥密码体制,提出一种适用于无线传感器网络的认证和密钥协商协议,克服传统公钥认证的证书管理问题和基于身份认证的密钥托管问题。通过分析证明该协议满足认证协议各方面的安全属性要求,与已有的认证密钥协商协议相比,系统开销更少。     

组播源认证技术TESLA研究

介绍了一种组播源认证技术TESLA;分析了协议实施的前提条件、协议涉及到的重要参数D和Tint;重点分析了TESLA验证的全过程;特别说明了显密时延在验证过程中的重要作用;讨论了TESLA协议的优势和缺点;最后总结出其适用范围和应用前景.     

基于分簇的无线传感器网络安全组播路由协议

针对无线传感器网络节点能量、计算和带宽有限的特点．提出一种适用于无线传感器网络的基于分簇的安全组播路由协议（CSMR）。该协议采用了HiM-TORA的树形组播寻路机制，并引入了TESLA密钥链与时间同步等安全机制，能够自动且安全地构建覆盖所有组播组成员的组播树，且在路由建立的阶段就能对成员的身份和相关的信息进行认证，有效的防止了对组播路由的各种攻击。同时分析了该协议的安全性与有效性。