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无线传感器网络层簇式密钥管理方案的研究

更新时间:2019-09-12 08:01:14 大小:247K 上传用户:江岚查看TA发布的资源 浏览次数:180 下载积分:2分 下载次数:0 次 标签:无线传感器 出售积分赚钱 评价赚积分 ( 如何评价?) 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

摘要 密钥管理是无线传感器网络安全机制最关键的技术之一。该文分析比较了各种密钥管理方案,认为组密钥管理更适合于无线传感器网络。并在集中式和分布式两种组密钥管理方案的基础上,提出了新的层簇式密钥管理架构,并解决了这两种方案存在的安全缺陷。而组间通信则采用基于(t, n)门限方案的密钥分割机制来实现。该新方案能保证无线传感器网络安全需求的同时改善执行效能。

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2812期  
2006 12 月  
Vol.28No.12  
Dec.2006  
Journal of Electronics & Information Technology  
无线传感器网络层簇式密钥管理方案的研究  
①②  
王汝传  
黄海平  
(南京邮电大学计算机科学与技术系 南京 210003)  
(南京大学计算机软件新技术国家重点实验室 南京 210093)  
摘 要 密钥管理是无线传感器网络安全机制最关键的技术之一。该文分析比较了各种密钥管理方案,认为组密  
钥管理更适合于无线传感器网络。并在集中式和分布式两种组密钥管理方案的基础上,提出了新的层簇式密钥管  
理架构解决了这两种方案存在的安全缺陷组间通信则采用基于(t, n)门限方案的密钥分割机制来实现新  
方案能保证无线传感器网络安全需求的同时改善执行效能。  
关键词 无线传感器网络,密钥管理,(t, n)门限方案,层簇式逻辑密钥树  
中图分类号TP309  
文献标识码A  
文章编号1009-5896(2006)12-2394-04  
Research of Layer-Cluster Key Management Scheme on  
Wireless Sensor Networks  
①②  
Li Lin Wang Ru-chuan  
Jiang Bo  
Huang Hai-ping  
(Department of Computer Science and Technology, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)  
(State Key Laboratory for Novel Software Technology, Nanjing University, Nanjing 210093, China)  
Abstract Key management is one of the most important technologies on the security mechanism of wireless sensor  
network. Compared with all kinds of key management schemes, group key management is more suitable for wireless  
sensor network. According to the root-controlling and distributing group key management schemes, this paper proposes a  
novel layer-cluster key management technique and resolves specific defects of the two schemes. Furthermore, secret  
sharing mechanism based on (t, n) threshold cryptography realizes the secure communication among groups. The new  
proposal can not only meet security demands of wireless sensor network but also improve executing performance.  
KeWireless sensor networks, Key management, (t, n) threshold scheme, Layer-cluster logic key tree  
1 引言  
无线传感器网络的这些特点使其在安全性能上面临更  
大的挑战,而大多数的安全协议和保护机制无法直接应用于  
无线传感器网络,密钥管理机制亦是如此。目前,应用于  
Ad hoc 网络的一些密钥管理方案如局部分布式认证授权  
方案全分布式认证授权方案发证书方案Pebble  
Nets 方案等等不能有效地适用于无线传感器网络是,  
针对无线传感器网络的特点,研究者们提出了一些新的密钥  
管理方案如基于共享 Pair-wise 密钥的管理方案和多维空  
间密钥管理方案,这两种方案基于多项式的预配置,优点是  
能抵御“节点俘获扩展性好,缺点是计算开销较大且不  
支持相邻节点的身份认证。还有两种基于密钥池的预配置方  
案——Eschenauer Gligor 提出的基本随机密钥预分配方  
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是计  
算机、通信和传感器 3 种技术相结合的产物。无线传感器网  
络由许多功能相同或不同的无线传感器节点以Ad hoc自组网  
络的方式构成,其目的是协作地感知、采集、处理其所覆盖  
区域中被感知对象的信息,并发布给使用者[1]。无相传感器  
网络除了具有Ad hoc网络的移动性、断接性、能源受限等共  
同特性之外,还具有一些明显的特征[2,3]  
(1) 网络规模更为庞大,节点数目更多、密度更大,属  
于大型动态自组网络;  
(2) 网络拓扑结构变化快,网络节点通常缺乏统一的 ID  
标识,易失效;  
[4]以及由Chen, PerrigSong改进的q-Composite随机密钥  
(3) 网络节点由电池供电,计算能力和通信能力非常有  
限。  
预分配方案[5],它们能有效地支持网络的动态变化且计算负  
载较小,但仍无法实现相邻节点的身份认证。  
由于无线传感器网络往往可能布局在敌方区域,为了防  
止敌对者恶意地破坏网络(例如仿冒、篡改等),实现节点间  
的源端认证是非常必要的。因此,组密钥管理方案比预配置  
方案更加适用于无线传感器网络[6]。  
2005-05-16 收到,2005-11-30 改回  
国家自然科学基金(6057314170271050),江苏省自然科学基金  
(BK2005146),江苏省自然科学基金预研项目(BK2004218),江苏省  
高技术研究计划(BG2004004BG2005038)和江苏省计算机信息处理  
技术重点实验室基金( kjs050001)资助课题  
 

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