基于Hash函数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通信安全的基础。在Echenauer和Gligor的随机密钥预分配方案的基础上，提出了一个基于Hash函数的密钥预分配方案。该方案利用Hash函数来计算出节点中部分的预置密钥，用Hash函数的单向运算特性来增强网络抵抗攻击的能力。分析表明，与现有的密钥预分配方案相比，该方案的计算负载小，安全性能高，更适合于无线传感器网络。     

基于分层的传感器网络密钥预分配方案

在基于部署知识的密钥预分配方案中,随着节点部署误差的增大,网络的局部连通率将显著下降,从而导致网络的全局连通率下降。为了减轻部署误差对方案性能的影响,提出了一种新的密钥预分配模型。该模型将部署区域划分成基本区和联系区,联系区根据离基本区的远近分层,并在此基础上提出了一种新的密钥预分配方案。分析和模拟表明:与直接利用部署知识的方案相比,基于分层的密钥管理方案可以显著地提高网络的性能。     

理想格上的多阶段认证密钥交换协议

现有的格基认证密钥交换协议普遍基于Bellare-Rogaway等单阶段模型,忽略了实际通信场景中会话密钥建立的阶段分离。针对这一问题,基于MSKE模型提出了一种格基多阶段认证密钥交换协议。该方案使用预共享的口令进行认证,并使用Peikert误差消除机制结合服务器静态密钥实现多阶段密钥协商。分析表明,该方案整体只引入少量计算开销,实现了双向认证、二阶会话密钥完美前向保密、抗量子攻击等特性,在MSKE模型下满足KD-2FS-M安全等级,是一种简单高效的后量子多阶段密钥交换协议。     

新的NTRU格上抗量子攻击的群签名方案

分析以往基于格的群签名方案,虽能有效抵抗量子攻击,但都存在计算复杂度高、通信代价大和系统公钥尺寸过大的弱点,而NRTU格是一类基于多项式环的特殊格,因只涉及多项式环上的乘法和小整数求模运算,与一般格相比,NTRU格密码体制所需公私钥长度更短,运算速度更快。方案中使用NTRU格上高效的参数生成算法,构建了一个新的基于NTRU格的群签名方案,缩短了系统公钥长度,且系统公钥、追踪密钥和签名密钥之间可并行计算,使得计算效率更高,降低了通信代价。方案安全性归约至判定性LWE问题和近似CVP问题的难解性,并给出方案详细的效率分析。     

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。     

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。     

MIMO格密码的设计与实现

对大规模MIMO物理层安全通信进行了研究,提出了一种基于OAEP+算法的MIMO格密码实现方案。在适当的限制条件下,可将窃听者对大规模MIMO的解码复杂性问题归约为解标准格问题。由于在方案设计中利用格密码和OAEP+密码的特性,使得所提方案具有抗量子计算攻击和选择性密文攻击的能力,并且合法通信双方不需要预共享密钥,有效地简化密钥管理。在Matlab中对所提方案进行了仿真实现,仿真结果证明了该方案的可行性。另外,仿真计算结果显示在格基归约算法下MIMO信道可计算保密容量跟发射天线数目之间呈较强的线性关系。     

基于对称平衡不完全区组设计的无线传感器网络密钥预分配方案

针对无线传感器网络的密钥预分配问题,利用哈达玛矩阵,设计实现了新的基于组合设计方法的密钥预分配方案--基于对称平衡不完全区组设计的密钥预分配方案sBIBDHadamard KPS系列方案.首先,sBIBDHadamard KPS改进了现有多数方案只能共享单个密钥的问题,并实现了同等节点密钥组长度和共享密钥强度下,比现有支持多密钥共享的随机预分配方案更高的共享概率和更小的密钥路径长度,并且只要求大于2的节点邻居度数;其次,sBIBDHadamard KPS提出了一种实时合成共享密钥的方法,在节点密钥组物理长度不变的前提下,大大扩大了共享密钥选择空间,提高了安全强度;最后,sBIBDHadamard KPS使用补集设计和密钥分片两种方法进行扩展设计,实现了对较大网络规模的支持,并且在一定程度上优化了能量消耗.     

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。     

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。     

基于矩阵格的传感器网络密钥预配置方案

为了提高传感器网络的安全性能,在密钥管理中提出了矩阵池、矩阵格的概念,将密钥的预配置建立在多个密钥矩阵之上,并将加密传输机制应用到密钥的传输过程中,以提高密钥传输过程中的安全性。通过借鉴Blom的预配置方案,设计出一个应用于传感器网络的高效密钥对预配置方案。     

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。     

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。     

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。     

基于部署知识的异构WSN密钥管理算法

现有算法在抗节点捕获攻击方面的性能较差,为此,提出一种基于部署知识的密钥预管理算法,将部署区域划分为若干个互不重叠的三角形网格,并将多密钥空间算法用于相邻的网格。理论分析和仿真实验证明,与现有方案相比,该算法可以使网络在保持较高密钥连通度的同时,较好地抵御节点捕获攻击。     

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.     

基于区域的无线传感器网络密钥管理

要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．目前提出的解决方法是采用密钥预分配策略,给每个节点分配多个密钥,如Eschenauer和Gligor提出的随机密钥预分配方案（R—KPS）．随机密钥预分配方案没有利用节点的部署和位置信息,在许多应用场合中,部署和位置信息能被用于改善网络性能．在R—KPS中,每个节点有可能成为其它任何节点的邻居,所以节点必须从同一密钥池中选取密钥．如果能把网络划分为多个区域,则同一区域内和相邻区域间的节点更有可能成为邻居．文章提出一种利用已知区域信息的密钥预分配方案,相比随机密钥预分配方案,能提高网络的连通性,减小节点所需存储空间,并能增强网络抗攻击能力．最后利用上述区域信息提出一种不借助定位设备的节点定位算法,此算法实现简单,适用于定位精度要求不高的场合．