无线传感器网络随机密钥预分配改进方案

由于无线传感器网络节点能量、存储能力和计算能力的有限性,使传统的网络安全方案受到挑战。针对无线传感器网络的特点,在预共享密钥和随机密钥分发方案的基础上,提出了一种密钥分配方案。该方案采用只保存密钥池中密钥ID号的方法,节省了节点的存储空间。同时,考虑到传感器节点自身资源有限的特点,在满足加密需要的前提下,通过减少会话步骤、简化计算方法来降低传感器节点的工作负荷,从而使得传感器节点存储空间和通信开销都非常小,大大提高了传感器网络的工作效率。     

一种新的基于双线性配对的无线传感网络密钥协商方案

针对无线传感器网络密钥协商中安全性不足的问题,提出了一种适合无线传感器网络的密钥协商方案KASBP。该方案首先运用基于双线性配对的运算预置网络系统参数并通过计算获得节点的相关参数;然后节点向邻居节点广播,并利用Diffie-Hellman密钥交换技术,使节点间能够共享密钥。理论分析结果表明,KASBP方案的执行效率不仅优先于LZC和Shim-Woo的密钥协议方案,同时也符合已知密钥安全完美前向安全密钥泄露安全未知共享密钥安全密钥支配安全等安全需求。     

基于矩阵空间的分级密钥管理

为提高无线传感器网络存储资源的利用率,同时增强网络的安全性,提出一种基于矩阵空间的分级密钥预分配管理方案。该方案采用LU矩阵子空间对节点逐次进行密钥分配,并在节点对密钥建立后,采用分级矩阵信息删除机制减少部分矩阵信息。实验仿真表明,在保证网络一定连通率的同时,该方案采用的分级矩阵信息删除机制不仅提升了节点的存储效率,而且逐步增强了无线传感器网络的安全性,网络节点最终能实现100%抗捕获攻击能力。     

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。     

无线传感器网络的双矩阵密钥预分配方案

为提高无线传感器网络存储资源的利用率,同时增强网络的安全性和连通率,提出一种双矩阵密钥预分配管理方案。该方案在Blom密钥分配方案基础上,采用双矩阵对节点逐次进行密钥分配,并在节点对密钥建立后,采用双矩阵信息删除方案减少矩阵信息。分析表明：该方案具有高效率、高连接、低储存成本等特性。     

WSN中基于邻居发现的动态密钥管理方案

为了提高网络安全性能,提出基于邻居发现的无线传感器网络动态密钥管理方案.该方案在初始化过程中利用节点邻居列表构造簇拓扑结构模型,进行同化多项式密钥分配,保证邻居节点所分配的密钥多项式组合汉明距离最小.在节点添加和周期性密钥更新的过程,簇首根据网络拓扑结构的变化,为节点分配最优的密钥组合.与SHELL相比,该方案有效降低了节点开销,并提高了网络的安全性能.     

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。     

基于秘密信息的WSN密钥管理方案

密钥预分配算法的目标是在保证安全性、密钥连通性、通信量、计算复杂度等性能的前提下,尽量减少预先存储的信息量。文章针对该目标提出了一个基于秘密信息的无线传感器网络密钥预分配方案。方案中节点只须和基站进行一次交互就可以和所有邻居节点形成安全的会话密钥,适合节点数量庞大的网络。通过比较分析,该方案与q-composite等其他方案相比在安全性,密钥连通性,通信量方面都有一定的优势。     

基于边密钥的传感器网络动态密钥协商方案*

由于传感器自身资源受限,目前采用的主要安全技术是对称密钥与密钥预分配策略。在当前基于对称密钥的动态密钥协商方案中,节点预装入密钥材料,部署后与邻居节点通过共享密钥材料建立配对密钥。为提高动态密钥协商中密钥材料的安全性,在一个典型的动态密钥协商方案,即LBKP方案的研究基础上,提出了一种新的基于边密钥的传感器网络动态密钥协商方案。与LBKP方案相比,该方案有效地减少了内存开销,提高了密钥安全性。     

一种基于多项式的无线传感器网络密钥管理方案*

提出一种基于多项式的无线传感器网络密钥管理方案。基站通过计算节点秘密信息构成的多项式来生成网络的全局密钥,节点通过全局密钥可以认证网络中的合法节点。节点用全局密钥经过Diffie-Hellman密钥交换来生成与邻居节点之间唯一的会话密钥。该方案能够动态更新密钥,从而解决了由于节点被捕获所导致的信息泄露、密钥连通性下降和密钥更新通信开销大等问题。性能分析表明,该方案与现有的密钥预分配方案相比,具有更低的存储开销、通信开销、良好的扩展性和连通性。     

基于时间部署的无线传感器网络密钥管理方案

提出一种基于时间部署的随机密钥管理方案.该方案采用了特殊的两级随机密钥预分配和清除机制以及按时间顺序的成组部署方法:每个传感器节点从多个密钥池中随机选择密钥并在一定条件下删除相关的密钥;所有传感器节点被组织成部署组并按时间顺序被部署到网络中.与经典的随机密钥管理方案相比,该方案在为成对密钥的生成提供了较高的节点连通度的同时,提高了节点资源利用率并且增强了网络抵抗节点受损攻击的能力.     

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.     

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...     

基于正六边形部署的WSN密钥预分配方案

针对无线传感器网络能量、计算能力、存储空间以及带宽等局限性问题,提出了一种新的无线传感器网络密钥管理方案。该方案采用正六边形对网络进行分区,在覆盖全网的同时有效的减少了重叠区域。节点仅需预分配数量较少的密钥,就能够以很高的概率建立共享密钥,即使存在大量的移动节点仍能保持较高的连通概率。理论与仿真数据表明方案在连通性和安全性方面具有较好的性能。     

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。     

基于能量树的无线传感器网络密钥管理方案

有效的密钥管理方案是实现传感器网络安全通信的前提。针对分簇式无线传感器网络,提出一种基于能量树的密钥管理方案。将网络中节点按树型结构进行管理,并将每个节点的能量值作为树中各边的权值,树根按权值分发不同的秘密信息。簇头间通信密钥借助Blom矩阵的思想生成。分析表明,该方案有效地节省了节点的能量,并提供了较强的可扩展性、节点的抗捕获性和网络的可靠性等安全性能。     

A Key Management Scheme Using Deployment Knowledge for Wireless Sensor Networks

Wireless sensor networks pose new security and privacy challenges. One of the important challenges is how to bootstrap secure communications among nodes. Several key management schemes have been proposed. However, they either cannot offer strong resilience against node capture attacks, or require too much memory for achieving the desired connectivity. In this paper, we propose a novel key management scheme using deployment knowledge. In our scheme, a target field is divided into a number of hexagon grids and sensor nodes are divided into the same number of groups as that of grids, where each group is deployed into a unique grid. By using deployment knowledge, we drastically reduce the number of potential groups from which a node's neighbors may come. Thus, a pairwise key can be generated efficiently for any two neighbor nodes. Compared with existing schemes, our scheme achieves higher connectivity with a much lower memory requirement and shorter transmission range. It also outperforms others in terms of resilience against node capture attacks.     

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.     

A random key establishment scheme for multi-phase deployment in large-scale distributed sensor networks

Several symmetric-key distribution mechanisms are proposed in the literature, but most of them are not scalable or they are vulnerable to a small number of captured nodes. In this paper, we propose a new dynamic random key establishment mechanism in large-scale distributed sensor networks, which supports deployment of sensor nodes in multiple phases. In the existing random key distribution schemes, nodes do not refresh their own keys, and thus, the keys in their key rings remain static throughout the lifetime of the network. One good property of our dynamic key distribution scheme is that the already deployed nodes in a deployment phase refresh their own keys in key rings before another deployment phase occurs. The strength of the proposed scheme is that it provides high resilience against node capture as compared to that for the other existing random key distribution schemes. Through analysis and simulation results, we show that our scheme achieves better network performances as compared to those for the existing random key distribution schemes. Finally, we propose an extended version of our scheme for practical usefulness to support high network connectivity and resilience against node capture.