无线传感器网络密钥预分配算法研究

研究优化无线传感器性能提高抗攻击能力,密钥预分配是无线传感器网络最重要的安全问题.无线传感器网络通信中必须对传感器结点间传递的信息进行加密.无线传感器节点自身资源的限制,使传统网络中使用的密钥分配算法不适用于无线传感器网络.为了提高网络通信的安全性,在对已有无线传感器网络密钥预测分配算法的基础上,提出了一种改进的随机密钥预分配算法.利用节点的部署和位置信息来提高网络的连通性和减小传感器节点所需存储空间.仿真结果表明,改进方法提高了网络抗攻击能力,为无线传感器网络的安全及能耗设计提供了有效的方法.     

一种基于身份的在线/离线加密方案

由于无线传感器网络节点的能量和计算能力有限,文中在 Gentry-IBE 的基础上,提出了一种基于身份的在线/离线加密算法.该算法针对传感器节点自身的特点,将加密过程分成两个阶段—离线阶段和在线阶段.离线阶段由外部设备进行大量复杂运算,而无需获得接收者身份和将要加密的消息,并将运算结果发送至各节点;在线阶段只需在节点内部进行简单运算就可对消息加密.因此该算法减少了传感器节点中的运算量和存储需求,并在标准模型下可证明是安全的,更加适用于无线传感器网络     

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。     

蚁群优化的传感器网络路由算法

研究优化无线传感器设计,由于无线传感器通信能力、节点能量有限,远程环境下无法更换能源,节点能耗引起网络生命过短.在综合考虑了传感器节点剩余能量,为了延长网络生命周期,提出一种蚁群优化的无线传感器路由算法.算法根据节点当前剩余能量进行簇头选举,然后通过蚁群算法根据传感器节点距离和能量信息进行路由选择,并不断的更新簇头间的...     

无线传感器网络中基于身份的加密算法研究

针对传统公钥加密算法在无线传感器网络中应用受限的现状,基于身份的加密以其公钥是身份标识,不需要公钥证书的优势,在无线传感器网络中应用广泛。然而目前大多数基于身份的加密算法都运用了对运算,这对资源受限的无线传感器网络来说是一笔很大的开销。针对这一问题,设计一种无双线性对的基于身份的加密方案,并在随机预言机模型下证明了方案是适应性选择密文安全的。同时,借鉴无证书的思想,节点的私钥由节点和私钥生成中心(PKG)共同生成,避免了由PKG的不可信而导致网络不安全的情况。分析表明,与已有的方案相比,该方案在计算效率上有所提高,算法适用于无线传感器网络应用需求。     

一种基于IBE的WSNs选择转发攻击检测方案

无线传感器网络因节点能力的限制,通常采用多跳的方式进行节点间消息的互发,这种多跳路由协议为选择转发攻击提供了便利。基于此,提出一种基于随机检查点的多跳确认方案来检测无线传感器网络中的选择转发攻击,将IBE加密及LEACH路由协议引入其中,用以对选择转发攻击的检测方法加以改进。给出检测防御方案的总体框架,对其工作方式进行了具体描述。在NS2环境下,从检测点数目、计算速度与能耗、存储要求及健壮性等几方面对改进方案进行了仿真,以验证其对无线传感器网络安全性的提高。     

基于改进蚁群优化的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络节点能量、通信能力有限等特点,提出了一种改进蚁群优化的路由算法,算法对下一节点的选择充分考虑了通信距离和剩余能量等因素,将蚂蚁搜索行为集中到最优解附近,为避免早熟收敛行为的发生,将信息素轨迹的值域范围进行限制,通过对信息素轨迹的平滑化,快速逼近无线传感器网络最优路径;仿真结果证明,该算法有效地减少了网络能量消耗、节点死亡数量和链路长度,延长了网络生命期。     

自适应半径调整的无线传感器网络覆盖算法

针对随机分布的无线传感器网络中节点分布不均匀造成的覆盖冗余,以及同时存在的覆盖空洞,提出了一种自适应半径调整无线传感器网络覆盖算法,通过阈值判断监测区域内传感器节点密度,根据监测区域内传感器节点疏密程度,利用节点半径步长系数对监测区域内节点半径进行自适应调整,建立无线传感器节点发射功率与节点发射半径的模型,计算无线传感器发射功率,通过实验和仿真,表明上述方法能够保证网络覆盖率的基础上减少无线传感器网络总功耗,提高网络寿命.     

一种改进的井下无线传感器网络广播算法

针对现有的井下无线传感器网络广播算法能耗较高的问题,提出了一种改进的无线传感器网络前向广播算法。该算法中,转发节点可根据自身位置,选择优先节点转发信息,大大减少了无线传感器网络中需要转发的冗余信息量,从而降低了网络能耗。仿真结果表明,该算法在网络节点密度达到一定值时,满足网络接收率要求,且能够限制转发的信息总量,有效降低了无线传感器网络能耗。     

无线传感网络加密通信优化算法的研究与仿真

研究无线传感网络加密通信优化问题。当前无线传感网络的节点分布为随机性强,通过传感器加密和认证。节点间依靠相互通信,完成自身密钥更新。传统算法是通过逐个节点密钥更新完成加密和认证工作,如果节点间的距离较大,会导致节点密钥的更新速度很慢,如果节点密钥长期不更新,会降低网络安全性,增加节点被破译的可能。为了避免上述问题,提出了一种小区域共享密钥的无线传感网络安全通信策略。利用节点的部署和位置信息对节点进行小区域划分,利用小区域内的节点的关系建立共享密钥,单个密钥被破译也不会降低网络的安全性。仿真表明,方法提高了网络的安全性,为无线传感器网络的安全提供了有效的保证。     

可及时确定受攻击节点的无线传感器网络数据聚合方案

无线传感器网络（WSN）中,当传感器节点受到攻击导致网络数据和传输受到干扰,及时确定受攻击的传感器节点并采取相应措施以保障整个网络的安全性尤为重要。因此,提出一种可及时确定受攻击节点的无线传感器网络数据聚合方案。首先使用状态公钥加密和对称公钥加密结合伪随机函数和消息认证码对数据进行两次加密;其次,在簇头节点进行认证,将假数据过滤后,解密,并将假数据节点编号发送给基站;最后在基站进行解密认证,恢复明文数据。该方案的提出解决了由于受攻击节点导致的错误聚合值问题,而且还实现了及时过滤假数据并确认受攻击的传感器节点。理论分析表明,提出的基于安全的单向函数、消息认证码和椭圆曲线上的离散对数难问题的方案是安全的,并大大降低了网络的通信成本和计算成本。仿真实验表明,该方案的计算成本、通信成本和确认受攻击节点时间比使用状态公钥加密的无线传感器网络安全聚合方案分别降低了至少19.96% 、36.81%和28.10%。     

基于身份的无线传感器网络密钥系统

无线传感器络（WSN）是一类由众多微型传感器节点通过自组织的方式构成的网络。随着在军事、环境监测等方面的应用逐渐成为现实,其有效和安全通信问题由于自身的特性（如能量、计算能力和节点存储资源等的局限性）而显得更加突出。本文首先比较详细地介绍了无线传感器网络安全结构及其面临的问题;其次重点讨论了无线传感器网络密钥系统相关的研究现状;然后给出了一种有效的基于身份的无线传感器网络密钥系统方案及与其它方案的仿真比较实验。仿真实验结果表明,我们方案较其它密钥系统方案在处理时间和节点存储需求方面具有优势。     

无线传感器网络中节能与隐私保护范围查询

针对无线传感器网络中范围查询高隐私性与低能耗的要求,提出了一种节能的安全范围查询处理算法EPRN。EPRN对数据查询过程与上传过程进行分离,避免了所有节点将自身感知数据传输至存储节点或基站,大大降低了网络传输过程通信量,延长了网络寿命。运用前缀成员验证、数据加密等技术对感知数据以及查询范围进行处理,从而达到隐私保护的目的。理论分析和仿真实验显示,EPRN在保证数据隐私性的同时具有更好的节能性。     

无线传感器网络轻量级数据加密机制设计

针对无线传感器网络处理能力、存储空间、能量等有限的特点,设计了轻量级数据加密机制。该机制对RC6算法进行了改进,添加了"对称层"运算,使改进后的RC6算法在运算工作量变化不大的情况下,硬件实现更加容易,硬件资源消耗更小。为进一步提高密文的安全性与数据加密强度,使用双密钥对明文进行两级加密,并引入了随机密钥管理机制,使网络节点每次加密时都能使用不同的密钥,提高了密钥的安全性。数据加密机制还使用了节点ID认证、带有身份标识的密钥池认证等多种安全认证机制来阻止非法节点的接入。实验基于低功耗Cortex-M3内核的控制芯片搭建无线传感器网络节点硬件平台,设计了通信协议,并在硬件平台上移植与实现了该机制。实验结果表明,该加密机制能够很好地在低功耗平台上运行。     

面向无线传感网的物理层安全性能分析

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）在实现万物互联的同时,无线通信安全面临挑战。WSN网络节点随机分散部署,网络结构动态变化,使得现有安全通信方案无法直接应用。针对该问题,应用随机泊松点过程对网络节点进行位置建模,以安全中断概率、连接中断概率为指标,应用随机几何工具对无线传感网系统的物理层安全性能展开分析。仿真验证了理论分析的正确性,仿真结果表明通过合理布置传感器节点密度可使系统安全可靠性能达到最佳。     

Simple,extensible and flexible random key predistribution schemes for wireless sensor networks using reusable key pools

Sensor nodes are tiny, low-power, computationally limited and battery constrained electromechanical devices. A sensor node contains a sensing unit and a wireless communication unit. Sensor nodes are deployed over a field for sensing an event data in the environment and transfer it towards a base station over its wireless channel. In a typical application, vast amount of sensor nodes are deployed over a field which constitute a sensor network. Sensor nodes must be customized for a specific sensor network application before the deployment. This customization is needed not only for underlying networking application, but also for security related configurations. Random key predistribution mechanisms have been proposed to provide security for wireless sensor networks. In the literature, there are well known random key predistribution schemes. Some of these schemes are secure, but quite complex to apply in real-world applications due to their node-based customization requirements, while some other are easily applicable but they do not offer reasonable security. In this paper, we propose random key predistribution schemes for wireless sensor networks that provide varying ranges of security. The proposed schemes are easily applicable in real world scenarios due to their simplicity and relaxed node customization requirements. In this respect, our schemes provide a tradeoff. Moreover, our proposed schemes show a good extensibility property. We assume prior deployment knowledge. We examine performance of our schemes and compare them with well known random key predistribution schemes.     

无线传感器网络DV-HOP定位算法的改进

节点定位在无线传感器网络的应用中起着重要作用,一直备受学术界和工业界的关注.在深入研究分析无线传感器网络DV-Hop定位算法和部分已有改进算法的基础上,提出了一种新的改进算法.针对DV-Hop算法在未知节点到信标节点距离计算中的不足,该算法对信标节点的平均每跳距离做出改进;并对可参考信标节点数小于3的未知节点进行估计定...     

基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络(WSN)中节点随机部署或部分节点能量耗尽带来的覆盖空洞(CH)问题,提出了一种基于Voronoi图的覆盖空洞检测算法。该算法利用节点的位置信息在覆盖区域范围内构建Voronoi图,通过计算每个Voronoi区域内的节点到该区域的顶点和边的距离来判断是否存在覆盖空洞,标识覆盖空洞的边界节点。仿真实验评估了不同节点分布密度、不同感知半径对空洞平均检测时间、平均能耗的影响,并与路径密度(PD)算法进行比较。实验结果表明所提算法在空洞平均检测时间和节点平均能耗两个方面均有10%左右的提升,对进一步延长网络生存期具有重要价值。     

Adaptive decentralized re-clustering protocol for wireless sensor networks

Wireless sensor networks are composed of a large number of sensor nodes with limited energy resources. One critical issue in wireless sensor networks is how to gather sensed information in an energy efficient way since the energy is limited. The clustering algorithm is a technique used to reduce energy consumption. It can improve the scalability and lifetime of wireless sensor network. In this paper, we introduce an adaptive clustering protocol for wireless sensor networks, which is called Adaptive Decentralized Re-Clustering Protocol (ADRP) for Wireless Sensor Networks. In ADRP, the cluster heads and next heads are elected based on residual energy of each node and the average energy of each cluster. The simulation results show that ADRP achieves longer lifetime and more data messages transmissions than current important clustering protocol in wireless sensor networks.