无线传感器网络的密钥管理方案研究

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。文章针对AdHoc网络，提出了一些密钥管理机制在无线传感器网络中的应用方法，同时在简要介绍了无线传感器密钥管理方案的同时，也对其优缺点作了简单的评价。     

一种有效的无线传感器网络密钥协商方案

 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,提出了一种适合无线传感器网络的密钥协商方案EKASFWSN(Efficient Key Agreement Scheme for Wireless Sensor Networks).该方案首先运用身份加密(IBE)算法预置网络系统参数并通过计算获得节点的相关参数;然后节点使用组播技术向邻居节点广播其ID号并利用Diffie-Hellman密钥交换技术和IBE算法安全地交换节点间的相关参数、计算节点的密钥;最后利用计算获得的节点间共享密钥使用对称密码方法对网络消息进行加、解密.与目前在WSNS研究中比较流行的传统网络密钥协商方案进行的理论分析和仿真实验,结果表明:EKASFWSN方案较好的解决了无线传感器网络在计算能力、能量、存储空间和带宽等方面的局限性问题;并通过密钥交换和身份加密等技术提高了节点通信的安全.     

无线传感器网络门限密钥共享模型

针对现有传感器网络密钥管理方案存在的网络连通度低、抗俘获性差、节点能耗高等问题,该文提出一种基于(q,l)门限秘密共享的密钥共享模型,采用虚拟簇头共享密钥,物理簇头重构密钥的方式完成簇头与簇成员的密钥协商。该模型实现了簇成员能耗最低、抗俘获性最优的目标,同时门限参数l和q能够调节簇头的抗俘获性、容错性和高效性。理论分析与实验证明,与传统的概率型方案相比,该模型有效地提高了节点抗俘获性和网络连通度,并降低了节点能耗。     

基于密钥联系表的无线传感器网络密钥管理方案

考虑到多播密钥管理必须满足前向私密性、后向私密性、抗同谋破解、可扩展性以及健壮性等安全需求,同时针对于无线传感器网络能源受限的特点,提出了一种新的基于门限机制和密钥联系表的密钥管理方案。通过把密钥映射于空间曲线和曲面上,该方案在小幅度增加计算复杂性的同时,对通信复杂性和存储复杂性进行了较大的优化。     

一种基于KeyRev的无线传感器网络密钥撤销方案

KeyRev密钥撤销方案可以在一定程度上销毁无线传感网络中的受损节点,并可以生成新一轮通信中会话密钥,已生成会话密钥的节点即可生成数据加密密钥和MAC校验密钥。但因其是采用明文广播受损节点信息。使遭受攻击的节点很容易发现自己身份暴露,从而采取欺骗、篡改等手段依然参与网络通信。对此方案予以改进优化,对广播信息隐蔽处理,更加安全有效地剔除网络中的受损节点。     

基于分簇的有效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中计算量过大、存储空间过多和网络安全问题,在分簇结构无线传感器网络基础上,提出一种新的密钥管理方案,它通过将已存储的密钥部分地转化为即使被攻击者截获也无影响的特殊信息,来获取更加良好的安全性,同时又不降低网络的连通性。通过仿真与其他算法进行性能对比,结果显示这种方案具有更好的性能。     

无线传感器网络密钥管理

无线传感器网络密钥管理极具挑战性,不仅因为传感器节点拥有的资源有限,不宜采用非对称密码技术,同时也因为传感器节点暴露在恶劣甚至敌对环境中,易于被敌手俘获。虽然目前提出许多密钥分配协议,但没有一个协议能在扩展性、共享密钥概率、存储代价和抵御节点俘获攻击等方面同时具有良好性能。密钥管理协议采用的技术必须与具体网络需求和传感器节点拥有的资源一致。分析和评估了典型的密钥管理方案和协议,并指出了该方向存在的开放问题及今后的发展趋势。     

基于逻辑网格的无线传感器网络密钥分配方案

由于无线传感器网络能源受限、拓扑易变化等特性,需要解决其密钥管理机制涉及到的机密性、完整性、源端认证和无充足空间存储大量密钥信息等问题.针对当前研究工作的一些局限,提出了一种基于逻辑网格的无线传感器网络密钥分配方案,基于层簇式的网络拓扑,描述了系数矩阵求解、密钥设定和具体实现的流程.最后通过与多种现存方法(例如SPIN协议和逻辑密钥树方案)的仿真实验比较,验证了该方案在安全性、存储性和节能性方面的优势.     

无线传感器网络中的群密钥协商协议研究

无线传感器网络由大量随机分布的传感器节点组成,这些节点在各自的环境进行信息采集、数据处理,并将信息传输至数据终端。文章提出了一个健壮的、可证明安全的可认证群密钥协商协议,该协议满足实用性、简单性和强安全性的要求。本文提出的可认证群密钥协商协议是基于椭圆曲线、双线性映射和Burmester和Desmedt协议实现。该协议通过两轮广播完成群会话密钥协商,比以前可认证群密钥协商协议需要更低的计算和通信开销。     

一种基于随机密钥的无线传感器网络加密方案

密钥的建立与管理是无线传感器网络安全的重要且基础的组成部分,是影响大规模应用的一个关键问题。近来,密钥建立与管理成为无线传感器网络安全领域一个活跃的研究分支。提出一种基于随机密钥预分配的无线传感器网络加密方案。该方案通过密钥互斥机制解决传统随机密钥预分配方案中点到点数据源认证问题。     

一种基于ID的传感器网络密钥管理方案

对偶密钥的建立是无线传感器网络的安全基础,它使得节点之间能够进行安全通信。但是由于节点资源的限制,传统的密钥管理方法在传感器网络中并不适用。在分析了现有密钥预分配协议的前提下,该文提出一种新的基于ID的密钥预分配协议。此协议用计算和比较散列值的方式替代广播方式协商密钥,减少了传感器节点大量的通信消耗。然后,分析了所提出方案的安全性、通信量和计算量,并和已有协议进行了比较。结果表明本文的方法不仅能保证安全性,而且节约了大量通信资源。     

无线传感网络再编程研究

无线传感网络再编程通常作为独立于应用程序的服务实现在传感节点的操作系统之上:也是通过无线信道有效地管理和维护传感网络的一个重要功能.本文在介绍再编程面临的挑战基础上,分类研究工各种再编程协议的传播方式与可靠性,指出了安全、快速、可靠地对部署好的传感网络再编程需要解决的几个问题,提出了未来的几个研究方向与重点.     

无线传感器网络多业务仿真平台的实现方案

在无线传感器网络中,由于传感器节点的能源十分有限,节能是设计的首要因素。然而,无线传感器网络的多业务在现实生活应用中对QoS(服务质量)都有不同的需求,这就使得WSN网络的QoS研究成为了专家学者们的主要研究方向。在WSN网络拓扑结构和业务类型的研究基础上,使用网络模拟器(Network Simulator Version 2,NS2)来搭建基于多业务共存的星型以及对等结构两种WSN网络仿真平台,建立多种业务流量模型,实现以无线传感器网络协议、流量模型、拓扑为基础的功能模块化设计;并对无线传感器网络关键性能进行了仿真模拟,实现延时、吞吐量、能耗等关键性能的分析。     

An Energy-efficient Clusterhead Assignment Scheme for Hierarchical Wireless Sensor Networks

We study the problem of assigning clusterheads in a hierarchical Wireless Sensor Network (WSN). That is, for a given hierarchical WSN, how many clusterhead nodes we should assign, and how to geographically allocate these clusterheads. Since an assignment scheme optimizing all factors is impossible, we will focus on the crucial issue of energy efficiency of the WSN. Because it is mostly true that the nodes of WSN are powered by batteries, power saving is an especially important consideration in WSN architecture design. We will propose a hierarchical WSN architecture toward the end of saving energy of both sensor nodes and clusterheads. Using analytical result, experiments are conducted in which realistic scenarios are simulated.

无线网状网络路由安全协议综述

无线网状网络(Wireless Mesh Networks,WMN)是近年来得到长足发展的一项新兴技术。它是一种分布式的无线网络,并将Ad hoc以及WLAN的优势结合起来,因此具有很广阔的应用前景。然而,目前的WMN技术还不够成熟,存在诸多安全问题,如何完善网络中的安全机制就成了目前研究的重点之一。本文从介绍WMN的基本结构开始,逐步介绍其安全性所面临的问题,以及各种安全的路由协议,最后对一些路由安全协议进行对比分析。     

无线传感器网络数据收集问题综述

数据收集问题研究外界用户如何通过无线传感器网络从监控区域收集感知数据。传感器节点通过自组织方式构成网络,数据收集问题就是寻找高效可靠的方式将感知数据通过多跳的方式传输给用户进行分析和处理。近几年对数据收集问题的研究非常广泛,主要包含减少数据收集过程中的数据传输量、数据收集协议和大规模网络数据收集调度等问题。从以上几方面对数据收集问题进行综述。     

基于同态MAC的无线传感网安全数据融合方案

数据融合是缓解无线传感网资源瓶颈的重要方法之一,但在开放环境中易受数据机密性和完整性攻击。针对此问题,该文提出一种基于同态MAC的无线传感网安全数据融合方案SDA-HMAC。通过同态MAC技术进行融合数据的完整性检测,利用同态加密算法保证了融合数据的机密性,使用杂凑函数和时间参数t计算密钥的MAC保证了数据的新鲜性。实验仿真和理论分析表明,相比于其它方案,SDA-HMAC方案在传感网数据融合过程中能提供较好的数据机密性、完整性和新鲜性保护,具有较高的数据传输效率和融合精度,同时花费较少的计算量和通信量。     

无线传感器网络中基于网格的目标跟踪算法

提出了一种适用于无线传感器网络中基于网格的目标跟踪算法，以解决在目标跟踪过程中信任度（belief）更新和传感器节点信息贡献量估计问题。该算法对信任度进行非参数化表示，用基于网格的算法对序列贝叶斯滤波过程进行实现。并且利用目标位置预测和基于网格的算法在不预先获知传感器节点测量数据的情况下，对节点的信息贡献量进行估算。在资源受限的无线传感器网络中，该算法在降低计算复杂度、提高算法适用范围方面都有显著改进。最后在仿真环境中验证了基于网格的目标跟踪算法的有效性。     

基于信息年龄的工业无线传感器网络混合数据调度方法

在工业无线传感器网络(IWSN)中,实时交付工业现场的周期性控制/传感数据流与非周期性事件数据流,是保障生产安全高效运行的关键。信息年龄(AoI)作为一种新兴的数据新鲜度衡量指标,能够从目标节点角度全面地度量网络数据交付的实时性。针对周期性和非周期性数据混合的工业无线传感器网络,该文在引入网络数据整体新鲜度指标的同时,考虑到周期性数据新鲜度在超过阈值后可能会对工业生产造成负面影响,建立了最小化系统平均AoI和周期性数据AoI逾期概率的联合优化模型,并将优化问题表述为马尔可夫决策过程(MDP)进行求解。由于传统基于相对值迭代的最优求解方法在大规模网络中因为维度灾难难以实施,因此采用深度强化学习(DRL)降低优化问题的状态空间维度,并改进决策探索机制以加快学习速度,提出了基于优化决策探索的深度强化学习(DRL-ODE)调度方法。仿真结果表明,所提方法能够提高网络数据交付的实时性,并有效减少周期性数据的AoI逾期概率。     

水下无线传感器网络安全研究综述

水下无线传感器网络(UWSNs)广泛应用于如灾害预警、资源勘探等各种领域,然而易受到恶意攻击,迫切需要发展能够适应其通信带宽窄、传播时延长、时空不确定性严重等特性的安全机制。首先,该文从水下无线传感器网络的特性及安全需求入手,对其面临的安全威胁进行了分析。然后,对水下无线传感器网络中的加密、认证、信任管理、入侵检测、安全定位、安全同步和安全路由各类安全机制进行了综述。最后,对水下无线传感器网络安全研究中面临的缺少实际测试及相关数据集等挑战以及利用网络特性发展安全机制的未来研究方向进行了探讨。