无线传感器网络密钥分发方案研究

随着无线传感器网络的广泛应用,其安全性也越来越受到人们的关注。但是,由于节点自身的能源、计算能力、存储能力的限制,传统的密钥分发技术如密钥分发中心（KDC）等不适合无线传感器网络的应用。在简要介绍适合无线传感器网络的密钥分发方案的同时,也对每种方案的优缺点作出简单的评价。     

无线传感器网络中基于散列链的随机密钥预分发方案

密钥管理足无线传感器网络安全机制和服务的基石,随机密钥预分发是当前最有效的密钥管理机制,但目前的随机密钥预分发方案存在一个潜在的挑战:无法同时获取理想的网络安全连通性和网络抗毁性.文中提出了一种基于散列链的随机密钥预分发方案,通过有效调节散列链长度、公共辅助节点数、散列链数量等参数,节点仅需预分发数量较少的密钥信息,就能够以较高的概率建立对偶密钥.而且,即使存在大量的受损节点仍能保持较强的网络抗毁性.理论分析和模拟实验证明了所提出方案的有效性和安全性.     

无线传感器网络中利用部署知识的组合密钥预分发算法设计

在无线传感器网络(WSNs)的安全体系结构中,密钥预分发算法占据着极其重要的位置.然而,现有的密钥预分发算法通常都是在连通性、抵抗节点捕获的安全弹性和存储、通信和计算过载之间进行交换,很难使各项指标都很理想.为此,本文在对WSNs各种典型密钥预分发算法的特点进行详尽分析的基础上,通过利用部署知识和密钥空间的极限安全特性于组合模型中的方法,提出了一种新的适合于WSNs密钥预分发算法.理论分析及仿真证明了该算法在占用较小的内存和过载、局部完全连通的情况下,能使网络得到完美的安全弹性.     

基于LEACH协议的无线传感器网络密钥管理路由方案

针对无线传感器网络中节点易受攻击从而导致密钥泄露的问题,本文提出了一种基于LEACH协议的无线传感器网络密钥管理路由方案。该方案以LEACH协议为基础,引入管理节点来负责密钥的预分发、成对密钥的建立和密钥的更新,同时结合密钥池的生成,利用哈希函数和三元多项式函数来完成密钥的加密和成对密钥的建立,保证了无线传感器网络的畅通性和安全性。仿真结果表明,该方案有效地提高了无线传感器网络的抗毁性,延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络密钥分配方案改进与仿真研究

研究无线传感器网络安全中的密钥分配问题.由于传感器网络规模大、节点能源非常受限等特点,传统网络中使用的密钥分配策略并不适用于无线传感器网络.为了提高网络的安全性能,在预共享密钥和随机密钥分发方案的基础上,提出一种改进的随机密分配方案.首先通过传感节点的能量大小建立源传感节点到目的传感节点的多条传感节点不相交路径,然后根据传感节点的最小最大能量原理选择一条合适的传感节点不相交路径作为源传感节点和目的传感节点协商路径密钥的通道.仿真结果表明,改进后的方案保留了原方案的网络高安全性等优点,而且进一步节省了节点通信能量,延长了网络的生存周期,更加适用于能量非常受限的无线传感器网络.     

基于通信半径动态调整的无线传感器网络密钥管理协议

为了实现传感器网络的安全,对节点间传送的数据进行加密解密是非常重要的,这需要在节点间建立共享密钥对.由于传感器节点的资源有限,传统分发密钥的方法不能应用在无线传感器网络中.目前已经有研究者提出若干种密钥预分布方法来保证传感器网络的安全.利用传感器节点通信范围可调节的特点,提出了一种新的基于通信半径动态调整的密钥预分布方案KMVTR.该方案不仅适用于具有大通信距离的高级节点的网络,而且同样适用于只有普通节点组成的网络.和其他方案相比,KMVTR具有若干优点,如提供最佳的抗节点俘获的能力,并且可以支撑较大的网络规模,而且在预分布阶段不需知道节点的期望部署位置.     

分簇传感器网络中基于横截设计的对密钥建立方案

密钥分发是传感器网络中的重要安全问题之一。本文提出了分簇结构下的传感器网络对密钥建立方案,本方案基于横截设计和双变量多项式,有效的降低通信量及密钥存储量,有较强的抗毁性,可支持较大规模的网络。     

基于双混沌映射的密钥预分配方案

现有无线传感器网络中密钥管理方案无法同时获取理想的网络安全连通性和网络抗毁性.针对该问题,提出一种基于双混沌映射的密钥预分配方案,利用混沌映射产生具有良好随机性和自相关性能的混沌序列形成密钥池,仅需向节点预分发数量较少的密钥标识,就能够以较高的概率建立密钥连接.改进节点会话密钥的生成方式,降低密钥被破译的可能性.理论分...     

传感器网络中一种可靠的对密钥更新方案

提出了一种基于预分发和协作的可靠的对密钥更新方案RPKU(reliable pairwise key-updating).借助于一种改进的Blom密钥矩阵构造方法,该方案能够随着网络的动态变化而动态伸缩各个节点的密钥信息,从而解决了由于节点被攻击所导致的密钥泄漏和密钥连通性下降等问题.该方案还提出了一种基于分簇型传感器网络结构的密钥预分发方法,使得任意两个相邻节点间都能建立一个对密钥.仿真结果表明,与已有的密钥方案相比,该方案在安全性、密钥连通性和扩展性等方面都具有明显的优势.     

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。     

安全的无线传感器网络密钥预分配方案

密钥管理是无线传感器网络(WSN)安全的核心问题。基于二元对称多项式的随机密钥预分配方案为节点的通信提供了一种安全机制,但这些方案都存在“t-security”问题,很难抵制节点的捕获攻击。为了更好地解决该问题,提高网络的安全阈值及节点的抗捕获能力,采用可转化三元多项式代替二元对称多项式来建立节点间通信,并引入密钥分发节点进行分簇网络密钥分发。同时,由于对节点密钥采用单向Hash函数进行处理,提高了密钥破解难度。分析结果表明,该方案提高了网络的安全性及节点的抗毁性与可扩展性,降低了传感器普通节点的存储与计算开销。     

传感器网络中基于簇的组密钥管理方案

针对传感器网络中无长期可信节点的特点,基于传感器网络的簇结构和门限密钥共享机制提出一种新的组密钥管理方案,使得只有组中的合法节点才能存储一个有效的组密钥分量。组密钥更新时,组密钥由节点协同产生并由簇头安全分发。理论分析和仿真实验表明,该方案具有良好的安全性,在组密钥更新时存储开销和通信开销较低。     

基于生物特征的躯感网密钥分发机制

为实现躯域无线传感器网络(躯感网)中生理数据的安全可靠传输,设计了一种基于生物特征的躯感网密钥分发机制。该机制利用传感器节点采集的心血管信号提取心脏搏动间隔,编码生成一个称作个体识别码的二进制序列,进而实施冗余编码生成冗余个体识别码,并利用该冗余个体识别码结合模糊承诺方法绑定密钥,从而实现密钥在躯感网内的保密传输。实验结果表明:该机制具有很好的安全性。相比于直接采用个体识别码绑定密钥,冗余编码的引入有效降低了密钥分发的错误拒绝率和汉明阈值,提高了密钥分发的速度,并且不影响系统的安全性。     

基于秘密共享的无线传感器网络广播密钥分发协议

在无线传感器网络中,能量消耗主要集中在节点之间的通信上,节点计算所消耗的能量远小于通信所消耗的能量。由于无线传感器网络的"一对多"和"多对一"通信模式,广播是节约能量的主要通信方式。为了保证广播实体和消息的合法性和保密性,必须首先解决无线传感器网络广播密钥安全分发问题。本文在充分考虑无线传感器网络自身特点的基础上,基于Shamir的门限秘密共享方案,提出了椭圆曲线双线性对上的无线传感器网络广播密钥分发协议,并对其进行安全性和性能分析。分析发现,该协议不仅满足安全性要求,同时,能够适合无线传感器网络的特殊应用要求。     

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。     

基于LEACH协议的WSN共享密钥管理方案的研究

为了使层次式无线传感器网络传输更安全、节点寿命更长、网络运行效率更高,提出了一种基于LEACH协议的WSN共享密钥管理方案。该方案具有很好的方案完整性与时效性、动态密钥安全性、节点安全独立性和密钥生存有效性,也具备抗中间人攻击、DDoS 攻击等风险的能力,而且分发共享密钥消耗的能量较低,网络运行效率较高。     

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...     

分簇无线传感器网络密钥预分配管理方案

针对无线传感器网络节点计算和存储能力有限,能量受限等特点,提出了一种新的分簇传感器网络密钥预分配管理方案KDNKPD。该方案借助于Blundo二元多项式函数和密钥分发节点建立节点与簇头间的安全通信,能够适应簇首节点的按轮选举并解决了Blundo方案的安全问题。通过安全分析与性能分析比较和仿真实验表明,该方案提高了网络的安全性,减少了传感器节点的存储开销和计算开销。     

基于秘密共享的无线传感器网络组密钥管理方案

提出了一种基于秘密共享的无线传感器网络组密钥管理方案,简称为GKMSSS.GKMSSS在采用LEACH协议进行网络分簇的基础上,利用秘密共享和对称密钥加密的原理,将组密钥分量分布式存储在各个组成员中,成功实现了密钥的预配置、层次密钥的生成、网络的分簇、密钥的生成与分发、密钥的更新、组新成员的加入和组成员的退出等关键过程.通过相关分析和实验表明,在保证存储开销和通信开销在可接受范围之内的情况下,有效保障了组通信的前向保密性、后向保密性以及抗串谋攻击,且有较好的节点抗俘虏能力.     

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。