基于汉明距离的无线传感器网络密钥预分配方案*

无线传感器网络自身的特征,如网络规模庞大,动态的拓扑结构,有限的计算、通信和存储能力等,使得传统的密钥分配和管理机制无法直接应用。基于汉明距离提出了一种新的适用于无线传感器网络的密钥预分配方案。该方案将对称密钥系统和非对称密钥系统结合起来,并借助汉明距离的概念在无线传感器网络中实现了密钥的分配和管理。与随机密钥预分配方案相比,本方案在健壮性和安全性方面具有一定的优势,其计算和存储开销也不大,具有一定的实用性。     

基于矩阵格的传感器网络密钥预配置方案

为了提高传感器网络的安全性能,在密钥管理中提出了矩阵池、矩阵格的概念,将密钥的预配置建立在多个密钥矩阵之上,并将加密传输机制应用到密钥的传输过程中,以提高密钥传输过程中的安全性。通过借鉴Blom的预配置方案,设计出一个应用于传感器网络的高效密钥对预配置方案。     

基于标识的无线传感器网络密钥预分配方案

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.为了实现无线传感器网络中的安全通讯,需要对传感器结点间传递的信息进行加密.由于受每个传感器结点自身资源的限制,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.提出了基于结点ID的密钥预分配方案,实现了非对称和对称密钥体制、分布式和集中式密钥管理的结合,有效地提高了传感器网络其安全性和连通性.     

一种无线传感器网络预分配密钥管理方案的改进

无线传感器网络在应用二元多项式密钥预分配协议时,通常容易遭受到敌方的合谋攻击。为了更好地解决这一问题,通过减少普通节点共享的密钥个数,改变簇首间建立共享密钥的方式,改进了一种无线传感器网络的密钥预分配管理方案。分析表明,改进后的方案保留了原方案的网络高安全性等优点,而且进一步节省了普通节点的内存空间,减少了节点间的通信量,延长了网络的生存周期,能够有效地抵御敌方的合谋攻击。     

无线传感器网络密钥预分配与动态分配策略

为了实现无线传感器网络中的安全通讯,需要对传感器结点间传递的信息进行加密。由于受每个传感器结点自身资源的限制,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。文章提出了一种基于结点位置对密钥进行预分配和动态分配相结合的密钥分配策略,通过构造一棵密钥管理树实现了分布式和集中式密钥管理的结合。应用这一策略构建的传感器网络其安全性和连通性有明显提高。     

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.     

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。     

无线传感器网络密钥预分配方案研究

本文针对无线传感器网络能量、计算能力、存储空间以及带宽等局限性问题,提出了一种新的无线传感器网络密钥预分配方案。通过将目标区域分为若干个子区域,然后对各个子区域分别部署密钥。分析表明,该方案具有良好的连通性和高效性。     

无线传感网络中安全密钥管理机制

Recent advancements in wireless communication and microchip techniques have accelerated the development of wireless sensor networks (WSN). Key management in WSN is a critical and challenging problem because of the inner characteristics of sensor networks: deployed in hostile environments, limited resource and ad hoc nature. This paper investigates the constraints and special requirements of key management in sensor network environment, and some basic evaluation metrics are introduced. The key pre-distribution scheme is thought as the most suitable solution for key management problem in wireless sensor networks. It can be classified into four classes: pure probabilistic key predistribution, polynomial-based, Blom′s matrix-based, and deterministic key predistribution schemes. In each class of methods, the related research papers are discussed based on the basic evaluation metrics. Finally, the possible research directions in key management are discussed.     

传感器网络中基于信誉模型的对偶密钥建立算法

基于密钥预置技术,提出了一种新的传感器网络动态对偶密钥建立算法。在该算法中,节点在部署前首先被预置一个全局初始密钥,在部署之后,邻节点之间将基于预置的全局初始密钥来动态生成一跳的对偶密钥。理论分析与实验结果表明,与已有基于随机方法的传感器网络对偶密钥建立算法相比,新算法具有更好的直接和间接对偶密钥建立概率。     

基于时间部署的无线传感器网络密钥管理方案

提出一种基于时间部署的随机密钥管理方案.该方案采用了特殊的两级随机密钥预分配和清除机制以及按时间顺序的成组部署方法:每个传感器节点从多个密钥池中随机选择密钥并在一定条件下删除相关的密钥;所有传感器节点被组织成部署组并按时间顺序被部署到网络中.与经典的随机密钥管理方案相比,该方案在为成对密钥的生成提供了较高的节点连通度的同时,提高了节点资源利用率并且增强了网络抵抗节点受损攻击的能力.     

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.     

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。     

基于对称平衡不完全区组设计的无线传感器网络密钥预分配方案

针对无线传感器网络的密钥预分配问题,利用哈达玛矩阵,设计实现了新的基于组合设计方法的密钥预分配方案--基于对称平衡不完全区组设计的密钥预分配方案sBIBDHadamard KPS系列方案.首先,sBIBDHadamard KPS改进了现有多数方案只能共享单个密钥的问题,并实现了同等节点密钥组长度和共享密钥强度下,比现有支持多密钥共享的随机预分配方案更高的共享概率和更小的密钥路径长度,并且只要求大于2的节点邻居度数;其次,sBIBDHadamard KPS提出了一种实时合成共享密钥的方法,在节点密钥组物理长度不变的前提下,大大扩大了共享密钥选择空间,提高了安全强度;最后,sBIBDHadamard KPS使用补集设计和密钥分片两种方法进行扩展设计,实现了对较大网络规模的支持,并且在一定程度上优化了能量消耗.     

An efficient and scalable pairwise key pre-distribution scheme for sensor networks using deployment knowledge

Pairwise key establishment is a fundamental security service for sensor networks. However, establishing pairwise key in sensor networks is a challenging problem, particularly due to the resource constraints on sensor nodes and the threat of node compromises. On the other hand, adding new nodes to a sensor network is a fundamental requirement for their continuous operation over time, too. We analyze the weaknesses of security due to node capture when adding sensor nodes using key pre-distribution schemes with “fixed” key pools. In this paper, we propose a new approach, which separates the nodes into groups, the nodes in a group communicate with each other using pairwise keys pre-distributed, the communications between any two neighbor groups are accomplished also through pairwise keys, which is computed based on the pre-distributed Hash chain. We show that the performance (e.g. continuous connectivity, continuous network resilience against node capture and memory usage) of sensor networks can be substantially improved by using our scheme. The scheme and its detailed performance evaluation are presented.     

无线传感器网络中基于区组设计的密钥预分配方案

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。在借鉴Blom的密钥预分配方案和区组设计思想的基础上,提出了一个新的密钥预分配方案。方案利用对称平衡不完全区组设计的分组方法,把密钥空间分成密钥空间组,以提高节点间的连通概率。分析表明,与其他的密钥预分配方案相比,该案具有较强的抵抗攻击的能力。     

无线传感器网络密钥管理方案的研究

以基于矩阵的密钥预分配方案为基础,提出了新的基于分组的节点部署模型和基于分组的密钥管理方案,并且对方案的性能进行分析。该方案对无线传感器网络中的节点进行分组部署,能够解除分组节点数量要固定相等的限制、简化传感器节点的部署过程,同时克服了密钥预分配方案中要求预先掌握节点预期部署位置信息的缺点,提高建立密钥的概率和安全性。     

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。     

低功耗无线传感器网络密钥预分布方案

由于传统的密钥管理技术不太适合资源受限的无线传感器网络,因此在保证网络生存周期条件下如何进行密钥预分布和建立成为传感器网络的安全技术研究的一个重要目标.文中提出了一种新的低功耗密钥预分布方案(Low-power Key Pre-distribution Scheme,LKP).该方案把密钥池中的密钥分成具有内在联系的密钥链,前后相邻的密钥链中的密钥以一定概率重叠,每个节点均密钥链的首密钥、重叠密钥部分的初始密钥和初始位置,然后根据密钥链的重叠度来寻找最佳的网络连通性,最后分析了LKP方案的安全性,并从节点的能量损耗、安全方面对LKP方案进行性能仿真.结果表明,LKP方案与q-composite随机密钥预分布方案、多路密钥增强方案相比,降低了能量消耗,增强了网络的安全性能.     

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．