基于 IBC的无线传感器网络层簇式密钥管理方案*

密钥管理是无线传感器网络中关键安全技术之一。无线传感器网络的密钥管理由于布置位置、计算量有限、存储能力有限,使得设计面临许多挑战。在分析无线传感器网络安全需求的基础上,针对无线传感器网络密钥管理问题,运用层簇式网络结构,通过身份加密方式,进行节点合法性认证,完成基站与簇头,簇头与节点之间的密钥,保证无线传感器网络安全通信。通过安全性分析和效能分析,该密钥管理方案较好的满足无线传感器网络的安全需求,降低通信开销,有效地解决密钥管理的问题。     

无线传感器网络动态密钥管理方案

传统的密钥管理技术不适合资源受限的无线传感器网络,因此在保证网络的安全性下如何降低网络的能量开销已成为无线传感器网络安全技术的重要部分。文中提出一种新的密钥管理方案——双层组密钥管理(Two-Tier Dynamic Key Management,TDKM)方案。该方案把网络拓扑分成上层簇节点之间密钥会话和下层节点之间通信,其中上层采用基于位置的密钥预分布方法来建立簇节点之间会话密钥,下层采用基于位置的组合的密钥分布来组织节点之间的通信。与SECK方案比较,TDKM方案降低了更新开销,并且提高了网络的安全性能。     

一种分层分簇的组密钥管理方案

为了满足无线传感器网络组通信的安全,提出一种分层分簇的组密钥管理方案。该方案采用分层的体系结构,将组中节点分为管理层和普通层。BS通过构造特殊的组密钥多项式更新普通层组密钥,而管理层则采用二元单向函数进行组密钥的协商。分析表明,该方案很好满足了无线传感器网络中组密钥管理的前向安全性,后向安全性,并且减小了存储开销、计算开销和通信开销。     

基于分簇的无线传感器网络密钥管理的研究

密钥管理对整个无线传感器网络安全至关重要,针对该领域现有密钥管理方案存在的问题和层次化路由协议的应用,提出了一种新的无线传感器网络密钥管理方案,基站利用分簇信息为簇分配密钥池,引入网关节点用于簇间安全通信,可用于大规模传感器网络的安全体系.     

基于逻辑密钥树的无线传感网络密钥管理方案

针对层次型无线传感网络（HSN）中的安全通信问题，提出了一种基于逻辑密钥树（LKH++）的组密钥管理方案——W-LKH++。针对无线传感器节点的低配置特点，首先，对LKH++树的组密钥初始化计算方法进行修改，降低传感器节点的计算消耗；其次，对LKH++的组密钥持有方式进行改进，减少传感节点的存储消耗；最后，提出适用于簇头节点的动态密钥更新方法，在降低通信消耗的基础上增强簇头节点的抗捕获能力，提高无线通信网络的安全性。性能分析和仿真实验结果表明，W-LKH++在保证低计算、存储和通信消耗的基础上，进一步提高了网络安全性。     

基于单位元的无线传感器网络密钥管理方案

针对现有无线传感器网络密钥管理方案的网络可扩展性差、连通率低和存储开销大等问题,在分簇结构无线传感器网络基础上,根据单位设计原理,提出了一种具有较强网络可扩展性同时具有较高网络连通率的新的密钥预分配方案。方案中,簇头间采用了以基站作为第三方服务节点来完成通信,簇头与簇内节点间通信采用新方案。在相同网络规模的情况下,与现有方案相比,分析和计算结果验证了新方案具有较好的可扩展性同时有较高的连通性。     

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。     

分簇结构无线传感器网络安全协议设计

提出了一种基于分簇结构的无线传感器密钥安全分发协议——SEKD协议,与现有典型分簇结构的安全协议相比,能够提供确定的安全性并显著地降低了网络能耗、存储开销。SEKD协议可以高效动态地为每个簇建立簇密钥,并基于因式分解的困难性,通过簇首一次广播即可实现簇密钥的安全分发,最大程度地节约了通信量和加密解密开销。由于多跳路由数据包,SEKD协议采用多重加密保证了数据的安全性。性能分析和仿真实验显示,SEKD协议在满足安全需求的前提下,能为无线传感器网络高效建立簇密钥与簇间密钥,并显著降低网络能耗,进一步延长网络的生存时间。     

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.     

基于单向函数的簇状传感器网络的密钥管理方案

在分析LEAP的基础上,结合簇状传感器网络的特点,提出了一种基于单向函数的簇状传感器网络的密钥管理方案.应用该方案,无线传感器节点所需预分配密钥数为1,同时通信开销小而且抗攻击性强.     

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。     

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。     

基于反克隆机制的WSN区域密钥分发

针对无线传感网安全管理领域中存在的密钥生成困难、节点抗俘性能较差等不足,提出了一种基于反克隆机制的WSN区域密钥分发算法。首先,基于区域成型存在的簇头-簇节点的分层特性,采用反克隆机制进行节点层次认证,引入正交机制进行节点密钥分发,降低因簇头-簇成员节点信息交互不畅而导致的安全抖动风险。随后,采取密文非对称传输方式进行密钥冲激响应,通过逆向分发进一步降低密钥被破解的概率,减少安全确认过程中存在的信令频繁收发现象。仿真结果表明：与当前常用的WSN安全领域常用的基于多项式和矩阵的无线传感器网络密钥管理安全方案算法(Polynomial and Matrix Based Key Management Security Scheme in Wireless Sensor Networks, P-MB算法)和基于块LU分解的无线传感器网络密钥预分配算法(Key Pre-distribution Approach Using Block LU Decomposition in Wireless Sensor Network, PD-BLU算法)相比,本算法可显著降低节点被俘获的概率,减少网络信令传...     

能量均衡的无线传感器网络节点路由算法

为了提高无线传感器网络的生存时间,提出一种能量均衡的无线传感器网络节点路由算法。首先利用能量阈值和节点剩余能量将节点归类为2个区域,使得不同区域的节点当选为本轮簇头节点的概率不同,在数据稳定传输阶段,簇头与基站之间采用单跳与多跳相结合的通信方式,最后采用仿真实验测试算法的性能。结果表明,本算法有效提高了网络的能量利用率,能够实现节点之间的能耗均衡,使无线传感器的网络生存时间得到延长。     

基于虚拟引力的WSNs路由协议设计与实现

数据采集是无线传感器网络(WSNs)主要功能之一,大规模的传感器网络采集并回收数据时容易出现节点负载不均衡,导致负载重的节点过早死亡.为了延长传感器网络的生存时间,本文提出了一种基于虚拟力的分簇路由协议(CRPVG),选取合适的节点出任簇首;根据簇首与普通节点的虚拟引力大小进行分簇;通过簇首之间多条传输将采集的数据包发送至基站节点.实验结果表明:提出的分簇路由协议在能耗均衡方面起到了较好的作用,延长了网络的生存时间.     

大规模无线传感网络的混合LEACH协议研究

能耗问题已经成为大规模无线传感器网络中的研究热点,因此如何设计高能效的路由协议是当前面临的技术挑战。为了降低传感器节点的能耗,提出一种适用大规模网络的基于LEACH算法的混合无线传感网络节能路由算法。首先,根据距离信息,设计一种簇成员向基站直接传输或者通过簇头转发数据的路由协议。然后,推导出满足该算法的能耗条件。最后,通过MATLAB工具仿真表明与已有的LEACH协议和M-LEACH协议相比,混合路由协议能够有效降低基站周围节点的能耗,从而延长整个网路的生存期。     

基于簇的传感器网络路由算法研究

针对目前提出的许多基于簇的无线传感器网络路由协议均让簇头间或簇头与基站能直接通信,致使成簇规模和数据融合度较小,不利于能量的节省的特点,本文提出了一种基于节点最大通信范围形成较大的分布式簇,通过网关节点保持簇之间的连通,形成簇间路由的算法,文中详细介绍了簇建立和簇间路由的过程,通过仿真验证了该算法对于能量节省等性能较DD路由算法有较大提高.     

无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议

针对网络中相邻节点对通信、局部广播通信及新节点认证中的安全问题,提出无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议-PLA协议.该协议要求在网络部署的时候为每个节点分配唯一的标识符和一个临时初始密钥.节点基于临时初始密钥和相关信息建立用于节点对之间通信的密钥(Pairwise Key,简称点对密钥)、用于与其所有邻居节点同时通信的局部广播密钥(Local Broadcast Key,简称局部广播密钥)以及用于认证新加入节点的认证密钥(Authentication Key,简称认证密钥).与现有协议如LEAP协议和OTMK协议相比较,该协议降低了能耗,提高了安全性.     

基于云安全模型的簇状树形无线传感器网络路由协议

由于传统的簇状树形无线传感器网络路由协议簇首能耗方差较大,导致存活节点数量和节点剩余能量较少,降低了无线传感器网络的使用寿命,为此设计一种基于云安全模型的簇状树形无线传感器网络路由协议。通过计算簇状树形无线传感器网络在接收与发送数据时的传输能耗,利用云安全模型获取云安全态势各种要素之间的不确定关系,预测节点的综合信任值,以预测结果为基础,采用蚁群算法获取分区节点的最优路径,完成簇状树形无线传感器网络路由协议。实验结果表明,本文设计的路由协议簇首能耗方差较小,存活节点数和节点剩余能量更多,接收数据包量比其他2种协议分别高出了48.1%和22.6%。由此可见,本文设计的路由协议延长了簇状树形无线传感器网络的使用寿命。