基于标识的无线传感器网络密钥预分配方案

密钥分配是无线传感器网络中极具挑战性的安全问题之一.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.提出了基于结点ID的密钥预分配方案,实现了非对称和对称密钥体制、分布式和集中式密钥管理的结合,有效地提高了传感器网络其安全性和连通性.     

一种新的无线传感器网络密钥预分配方案

针对无线传感器网络资源有限的特点,给出了一种基于平面格的密钥预分配方案,该方案存储开销与能量消耗较小,能确保所有邻近节点直接建立对偶密钥,但安全性能较差。然后将方案扩展到三维格上,提出了基于三维格的密钥预分配方案,分析结果表明方案具有较好的可扩展性与抵抗攻击的能力。     

新的无线传感器网络密钥预分配方案

基于二元对称多项式的随机密钥预分配方案为节点的通信提供了一种安全机制,但这些方案都存在t门限性质问题。为了更好地解决此问题,提高网络的安全阈值及节点的抗俘获能力,采用同化三元多项式代替二元对称多项式来建立节点间通信,并对共享密钥使用单向hash函数进行处理,提高了密钥破解难度。同时采用六边形部署模型,提高网络的安全连通率,减少被捕获节点的影响范围。分析结果表明,该方案提高了网络的安全性及节点的抗毁性,降低了节点间的通信开销。     

安全的无线传感器网络密钥预分配方案

密钥管理是无线传感器网络(WSN)安全的核心问题。基于二元对称多项式的随机密钥预分配方案为节点的通信提供了一种安全机制,但这些方案都存在“t-security”问题,很难抵制节点的捕获攻击。为了更好地解决该问题,提高网络的安全阈值及节点的抗捕获能力,采用可转化三元多项式代替二元对称多项式来建立节点间通信,并引入密钥分发节点进行分簇网络密钥分发。同时,由于对节点密钥采用单向Hash函数进行处理,提高了密钥破解难度。分析结果表明,该方案提高了网络的安全性及节点的抗毁性与可扩展性,降低了传感器普通节点的存储与计算开销。     

A key pre-distribution scheme for wireless sensor networks: merging blocks in combinatorial design

In this paper, combinatorial design followed by randomized merging strategy is applied to key pre-distribution in sensor nodes. A transversal design is used to construct a (v, b, r, k) configuration and then randomly selected blocks are merged to form the sensor nodes. We present detailed mathematical analysis of the number of nodes, number of keys per node and the probability that a link gets affected if certain number of nodes are compromised. The technique is tunable to user requirements and it also compares favourably with state of the art design strategies. An important feature of our design is the presence of more number of common keys between any two nodes. Further, we study the situation when properly chosen blocks are merged to form sensor nodes such that the number of intra-node common key is minimized. We present a basic heuristic for this approach and show that it provides slight improvement in terms of certain parameters than our basic random merging strategy. This paper is an extended and revised version of the paper presented in 8th Information Security Conference, ISC'05, pp. 89–103, Lecture Notes in Computer Science, vol. 3650, Springer Verlag. Dibyendu Chakrabarti received his Master of Technology in Computer Science in the year 1998 from the Indian Statistical Institute, Kolkata. Currently he is pursuing his Ph.D. from the Indian Statistical Institute, Kolkata. He is working in the area of Sensor Networks. Subhamoy Maitra received his Bachelor of Electronics and Telecommunication Engineering degree in the year 1992 from Jadavpur University, Kolkata and Master of Technology in Computer Science in the year 1996 from the Indian Statistical Institute, Kolkata. He has completed Ph.D. from the Indian Statistical Institute in 2001. Currently he is an Associate Professor at the Indian Statistical Institute. His research interest is in Cryptology, Digital Watermarking, and Sensor Networks. Prof. Bimal Roy obtained his Master's degree from the Indian Statistical Institute, Calcutta, India in 1979 and Ph.D. from University of Waterloo, Canada in 1982. He is currently a professor at the Indian Statistical Institute, Kolkata. His research area includes Cryptography, Security, Combinatorics etc. His special topics of interest are: Sensor Networks, Visual Cryptography, Hash Functions and Stream Ciphers.     

一种基于单向函数的适用于传感器网络的密钥预分配方案

网络的密钥管理方案作为所有上层安全、应用的基础,对网络的安全性能、服务性能起着至关重要的作用。简要介绍了无线传感器网络中密钥管理问题上近年来的研究成果,在此基础上提出了一种基于单向函数的密钥预分配方案,并对其安全性和连通性进行了详细的分析。     

一种基于单向函数的适用于传感器网络的密钥预分配方案*

网络的密钥管理方案作为所有上层安全、应用的基础,对网络的安全性能、服务性能起着至关重要的作用。简要介绍了无线传感器网络中密钥管理问题上近年来的研究成果,在此基础上提出了一种基于单向函数的密钥预分配方案,并对其安全性和连通性进行了详细的分析。     

无线传感器网络中基于ID密钥管理方案

为了减少在密钥生成时的数据通信,在分析Park密钥预分配方案的基础上,提出一个基于传感器ID的密钥管理方案.该方案不仅明显降低了生成密钥时的通信开销,而且确保所有的节点均能建立安全链路.分析表明,该方案还具有较强的抵抗攻击能力.     

一种无线传感器网络的密钥管理机制

介绍了一种用于无线传感器网络(WSNs)的密钥预分配机制:多密钥空间哈希随机密钥预分配(HARPMS)机制。该机制针对group-based节点投放模型,将密钥空间划分成多个子空间,在密钥分配和建立时使用Hash链技术,以提高网络的抗节点俘获能力。分析表明:相比传统的用于group-based投放模型的随机密钥预分配机制,HARPMS获得了同等的连通性,但却有更好的抗节点俘获能力。     

一种带认证的ＬＵ密钥预分配方案

基于LU矩阵的密钥预分配方案是无线传感器网络（WSN）进行密钥管理的有效方法,但它存在通信密钥不能正确建立和通信开销大的缺陷。为此,引入了密钥认证机制,提高了密钥协商的安全性和成功的几率;并对密钥协商过程进行优化,如减少发送无关信息。分析表明,相对于原LU方案,带认证的LU方案将密钥协商过程中的平均通信量降低了16.7%。最后给出Sun Spot 传感器上的实现方案及其性能分析。     

无线传感器网络中一种改进的密钥管理方案

提出了一种用于无线传感器网络中的改进的矩阵密钥预分配的方法。该方案能够支持网络拓扑结构的变化,并且能动态管理密钥信息,从而解决了密钥泄漏等问题。同时基于分簇结构,该方案能减少普通传感器节点的通信和计算开销,节约存储空间,从而解决普通节点资源受限的问题。仿真结果显示,与已有的一些密钥方案相比,该方案提高了网络的安全性,减小了存储空间。     

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%。     

无线传感器网络基于路由的两级密钥管理方案

在现有基于密钥树的密钥预分配协议的基础上,结合传感器节点的路由拓扑,根据不同节点的通信要求,提出一种适用于分簇网络的两级密钥管理方案,簇间采用逐级加密和认证机制,簇内指定一个管理节点负责生成和维护全簇的路由密钥树。结果分析表明,该方案可在保证安全的同时实现高效数据传输。     

无线传感器网络中基于混沌的密钥预分配方案

为了提高无线传感器网络的安全性，降低能耗，延长网络的生命周期，提出了混沌密钥预分配方案。该方案利用混沌的遍历性来增强密钥的抗破译性，利用混沌的初值敏感性来保证加密密钥在通信过程中可安全地动态改变。分析表明该方案能提供较大的密钥空间，而且密钥协商所需的通信和计算的开销均较小，具有较强的实用性。     

一种分层的无线传感器网络密钥管理方案*

针对现有密钥管理方案抗俘获性差和占据存储空间大等缺点,提出了一种分层的密钥管理方案。簇头节点采用了Blom矩阵,有效提高了簇头节点抗击俘获的能力;簇内节点利用中国剩余定理,在将复杂计算转交给基站的同时,降低了组密钥的存储空间。通过对比分析,该方案较好地满足了WSNs密钥管理的相关指标,提高了安全性能。     

一种新的传感器网络密钥分配方案

密钥分配对于无线传感器网络（WSN）的安全起着基础性作用。由于传感器网络规模大、节点资源非常受限等特点,传统的基于公钥和可信任密钥分配中心等方式不能使用。提出了一种新的WSN密钥分配方案,并对其存储量、通信量、计算量和安全性进行了分析。该方案基于安全两方计算,计算负载小,安全性高,适合传感器网络。     

一种无线传感器网络的组密钥管理方案研究

为了在有限资源的无线传感器网络上能安全进行群组通讯,同时考虑到组密钥管理必须满足前向安全性、后向安全性和完整性的安全需求,使用椭圆曲线密码体制的部分步骤和异或运算提出了一种安全有效的组密钥管理方案。与目前现有的群组密钥相比,方案不仅具有较好的效率,并且更适合于无线传感器网络。     

基于安全连通性检测的随机密钥预分配方案

近年来,无线传感器网络的安全研究越来越受到关注,研究者们相继提出了许多解决方案。其中的随机密钥预分配方案基于概率模型,因此网络中可能存在着一些安全孤立节点,从而可能会降低整个网络的安全连通性。针对此问题,提出在节点布置比较稀疏的无线传感器网络的初始化阶段以及网络在运行过程中,定期对网络进行安全连通性检测,以发现网络中存在的安全孤立节点,然后增大这些孤立节点的通信半径,从而动态地调整网络中某个局部区域的安全连通性,以使得整个网络获得更高的安全连通性。     

传感器网络中一种基于质心的分布式成簇算法

在LEACH的基础上,提出了一种适合无线传感器网络的基于质心的分布式成簇算法——CDCS。在CDCS中,每一个节点首先基于最优簇首概率popt自主确定自己是否为临时簇首。然后临时簇首根据收集到的簇内节点信息,确定簇内近似质心,并由此动态调整簇内结构,使得调整后的簇内通信总能耗尽可能小。理论分析和模拟实验表明,CDCS在保持LEACH算法简单性的同时,可以获得比LEACH更好的性能,优化后的簇首选择策略可以在不同场景下有效延长网络生存时间达32%~38%。     

增强的基于网格的无线传感器网络密钥分配方案

针对无线传感器网络(WSN)节点存储空间有限等特点,提出一种基于网格模型的无线传感器密钥管理的增强方案。该方案构造了一种新的密钥池密钥分配方案,提高了本地连接概率;同时利用哈希函数的不可逆性保护节点存储的密钥信息,使得安全性提高了一倍。与Du方案和E-G方案对比表明：该方案有较好的本地连接概率和安全性。