无线传感器网络基于组合密钥的密钥管理方案

无线传感器网络具有拓扑易变化、节点能源受限、网络易受攻击等特性,这些特性决定了无线传感器网络需要特殊的安全保障机制,尤其要解决其涉及到的机密性、完整性、端点认证及在有限的空间存储大量的密钥等问题。当前的研究工作不能有效地解决无限传感器节点容量受限与节点需要大量存储共享密钥之间的矛盾,导致大量传感器节点因与相邻节点没有共享密钥而无法安全交换信息。针对这一问题提出一种基于组合密钥（combined key,CK）的密钥管理技术。该方案采用种子密钥映射技术,以较少密钥因子组合大量相异的密钥,解决传感器节点密钥存储空间受限问题,保障任何相邻节点之间都能共享密钥。并能实现可认证的密钥共享机制,弥补了传感器网络没有认证中心的缺陷。经分析,该方案在安全性、存储性和节能方面有较好的优势。     

无线传感器网络EMSR协议的安全性分析

针对目前无线传感器网络密钥管理方案存在的安全问题,给出了一种可证明安全的无线传感器网络的认证密钥建立方案(EMSR),使用公钥证书实现网络节点的双向认证,同时产生双方共享与相互控制的会话密钥,有效地防止了纯粹使用对称加密机制产生的认证问题。在CK安全模型下,对EMSR协议进行了安全性证明,并对几种基于公钥机制的密钥建立方案进行了性能分析。结果表明,EMSR方案具备CK安全模型下相应的安全属性以及支持资源受限的网络节点的优势,符合传感器网络的通信要求。     

基于簇协作的无线传感器网络组密钥管理方案

为了解决无线传感器网络组通信的安全问题,该文提出了一种基于簇协作的组密钥管理方案。采用簇协作的方式实现组密钥的更新,并使用伪随机数生成器和哈希函数产生更新多项式,从而及时更新组内合法节点的组密钥分量。性能分析表明,该方案具有良好的安全性和较低的存储开销,仿真结果表明,该方案具有较低的通信开销。     

一种分簇无线传感网轻量级匿名认证及密钥协商方案

针对分簇无线传感网中的节点认证问题,使用轻量级的哈希函数和异或运算,设计了一种节点认证及密钥协商方案,将匿名机制引入节点认证过程中,保护了节点隐私安全,提高了网络抵御流量分析攻击的能力.对认证方案抗攻击性能和资源开销的对比分析结果表明,提出的方案可以提供良好的安全认证,并具有较低的计算、存储和通信开销.     

无线传感器网络IPv6地址自动配置方案

提出一种无线传感嚣网络IPv6地址自动配置方案,该方案将无线传感器网络划分为多个簇,针对簇首节点和簇内节点分别给出了相应的IPv6地址格式,并采用哈希函数除留余数法为簇首节点和簇内节点分配IPv6地址,采用线性探测法解决IPv6地址冲突问题.从重复地址检测开销、地址配置总开销及地址配置总延迟时间三个方面对该方案与现有方...     

随机预分配密钥在WSN跟踪算法中的应用

为解决当前无线传感器网络在目标定位与跟踪等领域的安全问题,提出了一种建立在自动跟踪簇基础上的动态簇密钥更新算法MCDGR.传感器节点根据事先设定的敏感度阈值可发现并定位在被监视区域中移动的物体,在被跟踪对象周围组织一定范围内的节点建立跟踪簇,并使它在逻辑上跟随目标移动,从而建立起分层的路由拓扑结构.通过簇首节点对感测数据进行数据融合后,向sink节点汇报目标位置.同时通过引入以q合成、多路增强与单向密钥序列技术为基础的随机密钥预分配协议,可以在大规模传感器跟踪网络的使用中同时达到提高跟踪精度、安全性和降低能耗的目的.     

一种新的大规模无线传感器网络安全引导模式

针对目前无线传感器网络中的安全引导技术的缺乏和不足,提出了一种新的无线传感器网络的安全引导模式.该模式充分利用了目前无线传感器网络部署中提出的分簇算法,并结合随机密钥预分布模型的优点.在合理利用传感器网络有限资源的情况下,减少了无线传感器网络中单个节点的密钥环长度,节约了节点资源,延长了网络生命周期.文中论述了该模式的构架,引导过程,并对该模式进行了仿真分析.     

面向无人机网络的密钥管理和认证协议

针对无人机在组网过程中面临的密钥管理与身份认证问题，面向不同应用场景分别提出了有控制站支持的无人机网络认证方案（ASUSG）和无控制站支持的无人机网络认证方案（ASWGS），实现了无人机间的信任建立与安全通信。ASUSG基于椭圆曲线密码体制设计，充分利用控制站计算资源充足、通信链路稳定的特点，将控制站作为密钥生成中心，令控制站实时分发无人机公钥，并辅助无人机完成身份认证、建立安全的通信链路，减少了无人机承担的计算任务。ASWGS基于身份密码体制设计，通过门限密钥技术实现了网内节点在无控制站支持下的身份认证与密钥协商。具体组网时，节点采用遮蔽密钥的方式在公开信道传输用于生成节点私钥的秘密份额，实现了节点私钥的分布式生成。该过程通过预置节点公钥份额的方式能够以较少的计算开销有效阻止恶意节点的干扰行为。安全性分析显示，所提方案能够有效抵御无人机网络面临的身份假冒、消息重放、中间人攻击等多种典型的安全威胁。同时，基于国密算法在Linux平台上对上述两种认证方案进行了仿真实现，实验结果表明，相比于现有方案，本方案中的无人机节点在密钥管理的过程中所需计算开销更少。本文方案能够实现无人机在资源受限条件下的安全组网认证与会话密钥协商。     

簇和随机密钥预分配的高效多级密钥更新

针对密钥更新理论在传感器网络中存在更新速度慢、更新范围过大、能耗多等问题,提出两级密钥更新理论.基站到簇头采用单播方式,且更新对于每个簇头具有唯一性和差异性;簇内节点采用基于多项式的广播更新方式.新方法借鉴了时隙顺序认证思想,通过预存密钥生成会话密钥,没有过多增加存储开销,降低了多项式的阶数和节点的运算量,暴露密钥更新快,保证密钥池大小不变且安全,保证网络具有好的连通性能,延长了网络寿命.仿真结果表明,密钥更新快,更新时的能量消耗可以承受.     

无线传感网合作式充电与数据收集算法研究

为同时改善无线传感器网络的能量补充效率和网络服务质量,本文提出了一种利用电子标签的无线传感器网络合作式无线充电和数据收集算法,根据通信方式的不同,具体提出了TBR和TDC 2种方案,通过将网络中的节点进行分簇,并在单个簇内部署簇内移动读取器进行路径移动,对簇内的各个节点进行充电和数据收集;在簇间部署簇间移动读取器收集簇内读取器内的数据并将数据传输给汇聚节点进行数据处理,通过分簇完成对节点充电和数据收集任务的分层处理。通过仿真验证,证明合作式充电策略可应用在大型区域内部署的网络,并且保证所需的移动读取器数量最少,数据传输至汇聚节点的时延最短,TBR方案与TDC方案有效。