传感器网络中的典型对密钥管理方案

密钥分发是传感器网络中的重要安全问题之一.本文介绍了几种不同的传感器网络中密钥预分发方案.     

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...     

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.     

基于PTPP的WSN密钥分配方法研究

伴随WSNs的广泛应用,其安全问题也日益得到重视。WSNs节点通信时需要验证对方的身份,常用的方式是密钥验证方式,如何确保密钥分配过程的安全性是整个WSNs网络通信安全的基础。在分析目前常用的密钥分配算法的基础上,提出了基于多项式的、时间和身份相关的密钥对分配方法,利用四元对称多项式将节点的部署时间和节点ID进行绑定,并在此基础上建立节点间的共享密钥对协商机制。对方法的安全性和可行性进行了分析,并通过仿真实验进行验证,结果表明基于PTPP的WSNs密钥对分配方法可以有效阻止复制节点伪装新节点加入网络行为,提高了密钥分配的安全性。     

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.     

无线传感器网络对偶密钥误用检测算法

无线传感器网络正常节点之间的对偶密钥有可能受损,攻击者将误用受损密钥伪造信息数据包,破坏正常通信或消耗节点有限的资源。针对这一问题,提出一种对偶密钥误用检测算法。在每一个信息数据包里附加一个可验证的认证因子,转发节点通过验证认证因子就能够确认对偶密钥是否被误用。通过安全分析和性能分析表明该检测算法的有效性。而且,该算法可集成到大多的密钥预分发算法或错误数据过滤算法,以提供更可靠的安全通信。     

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。     

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.     

WSN密钥预分配方案的安全弹性定量分析

介绍目前流行的同构型无线传感器网络的基本密钥预分配方案、q-composite密钥预分配方案和异构型无线传感器网络的密钥预分配方案,分析这3种密钥预分配方案的安全性。根据敌手对无线传感器网络的攻击能力,建立精确的敌手攻击模型,在该模型下提出一种安全弹性定量分析方法。概率分析和模拟实验结果表明,该方法可用于定量比较密钥预分配方案的安全性。     

ID保护的物联网T2ToI中能量高效的健壮密钥管理方案

在分析物联网的系统模型和网络模型的基础上,提出物联网的敌手模型和密钥管理安全需求,指出一个新的需要首先解决的研究问题:ID保护的物联网T2ToI中密钥管理方案,方案需要兼顾能量高效性和健壮性.然后提出一系列密钥管理方案,包括密钥预分发、基于中央控制单元的密钥分发、基于ONS的公钥查询方案、ID保护的DNSKey方案、基于ID的密钥管理方案.每个方案均给出相应分析.     

无线传感器网络密钥种子管理和分配模型及应用

随机密钥种子预分配方案是实现安全的无线传感器网络应用的首选方案,该方案在无线传感器网络节点布置之前建立和分配某种密钥种子信息,在网络节点布置之后利用密钥种子信息建立或发现节点之间安全的通信链路.根据传感器网络的通信保密和节点认证需求,提出了通用密钥种子管理和分配模型(KSMA).该模型可用于预分配方案的安全分析,描述了预分配方案的5个安全属性.在KSMA模型中,基于单向累加器,定义了一类新的密钥种子结构,提出了新的密钥种子预分配方案和节点秘密共享发现协议,并在UC(universally composable)安全框架中对新的秘密共享发现协议进行了可证明安全分析.在新方案中说明了如何设定密钥池参数和节点密钥链参数的方法,该方法不仅保证了高概率的安全链路建立,而且可以通过节点身份证人确认机制实现节点之间身份认证,有效地防御传感器网络Sybil攻击.通过与其他方案的分析对比,新方案改善了网络安全弹性、综合性能良好.     

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...     

异构传感器网络中对密钥建立方案

针对现有异构传感器网络(HSN)密钥预分配方案的安全问题,提出一种基于部署知识和密钥链技术的对密钥建立方案.将部署区域划分成多个单元,整个HSN网络划分成簇.在部署区域中,相邻节点使用预分配密钥信息建立共享密钥.在节点部署完成后,当两相邻节点不能建立共享密钥时,通过其他高能节点为其分配共享密钥.理论分析和模拟结果表明,...     

基于区域的无线传感器网络密钥管理

要密钥分配是无线传感器网络中极具挑战性的安全问题之一．目前提出的解决方法是采用密钥预分配策略,给每个节点分配多个密钥,如Eschenauer和Gligor提出的随机密钥预分配方案（R—KPS）．随机密钥预分配方案没有利用节点的部署和位置信息,在许多应用场合中,部署和位置信息能被用于改善网络性能．在R—KPS中,每个节点有可能成为其它任何节点的邻居,所以节点必须从同一密钥池中选取密钥．如果能把网络划分为多个区域,则同一区域内和相邻区域间的节点更有可能成为邻居．文章提出一种利用已知区域信息的密钥预分配方案,相比随机密钥预分配方案,能提高网络的连通性,减小节点所需存储空间,并能增强网络抗攻击能力．最后利用上述区域信息提出一种不借助定位设备的节点定位算法,此算法实现简单,适用于定位精度要求不高的场合．     

一种无线传感器网络的密钥管理机制

介绍了一种用于无线传感器网络(WSNs)的密钥预分配机制:多密钥空间哈希随机密钥预分配(HARPMS)机制。该机制针对group-based节点投放模型,将密钥空间划分成多个子空间,在密钥分配和建立时使用Hash链技术,以提高网络的抗节点俘获能力。分析表明:相比传统的用于group-based投放模型的随机密钥预分配机制,HARPMS获得了同等的连通性,但却有更好的抗节点俘获能力。     

基于Hash函数的WSN密钥分配方案

针对经典随机密钥预分配方案存储和通信开销大、安全性不足的问题,提出一种基于Hash函数的无线传感器网络密钥预分配方案。采用Hash函数单向运算提高密钥安全性,通过单次广播过程分配密钥法降低通信开销。仿真结果表明,该方案可降低存储开销,提高节点抗俘获攻击能力,且通信开销从O(2N)降至O(N)。     

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。     

一种新的无线传感器网络密钥预分配方案

针对无线传感器网络资源有限的特点,给出了一种基于平面格的密钥预分配方案,该方案存储开销与能量消耗较小,能确保所有邻近节点直接建立对偶密钥,但安全性能较差。然后将方案扩展到三维格上,提出了基于三维格的密钥预分配方案,分析结果表明方案具有较好的可扩展性与抵抗攻击的能力。     

A novel key pre-distribution scheme for wireless distributed sensor networks

A novel key pre-distribution scheme for sensor networks is proposed, which enables sensor nodes to communicate securely with each other using cryptographic techniques. The approach uses the rational normal curves in the projective space with the dimension n over the finite field F q . Both secure connectivity and resilience of the resulting sensor networks are analyzed. By choosing the parameters q and n properly, this key pre-distribution scheme has some advantages over the previous known schemes. In addit...