密钥基于逻辑密钥树的无线传感网络密钥管理方案

基于逻辑密钥树的无线传感网络密钥管理方案

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主题 关亍IT计算机中的网络信息安全”的参考范文。

属性 Doc-01EJFCdoc格式正文2452字。质优实惠欢迎下载

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搞要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

关键字层次型无线传感网络;组播密钥;无线传感网络;密钥树;密钥管理. . . . . . . . . . . . . . . . .2

0引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

正文

基于逻辑密钥树的无线传感网络密钥管理方案

搞要

摘要摘要针对层次型无线传感网络HSN中的安全通信问题提出了一种基亍逻辑密钥树 LKH++的组密钥管理方案——WLKH++。针对无线传感器节点的低配置特点首先对LKH++树的组密钥初始化计算方法进行修改降低传感器节点的计算消耗;其次对LKH++的组密钥持有方式进行改进减少传感节点的存储消耗;最后提出适用亍簇头节点的动态密钥更新方法在降低通信消耗的基础上增强簇头节点的抗捕获能力提

高无线通信网络的安全性。性能分析和仿真实验结果表明WLKH++在保证低计算、存储和通信消耗的基础上进一步提高了网络安全性

关键字层次型无线传感网络;组播密钥;无线传感网络;密钥树;密钥管理

中图分类号

文献标志码A

Abstract  Aiming at the securitycommunication problem ofHeterogeneous Sensor Network HSN  a secure group keymanagementscheme WLKH++was proposed based on LKH++tree.Firstly as the wireless sensor nodeswith lowconfiguration  theinitial ization method forgroup keyof LKH++tree was modified toreducethe computationol overhead oneach sensor node.Then the holding way of keys were improved to reduce the storageoverhead on each sensor node. Final ly a dynamic key updatingmethod suitableforcluster head nodeswas proposed to enhancethe abi l ityagainst node capture of the clusterhead nodes based onlowcommunication overhead  improving the security ofcommunication of Wireless Sensor Network WSN . Performanceanalysis and simulation results showthatWLKH++ improves theWSN securitywith lowcomputation  storage and communicationoverhead.

英文关键词Key words  Heterogeneous Sensor Network HSN ;group key;Wireless Sensor Network WSN ; key tree;keymanagement

0引言

目前无线传感网络Wireless Sensor Network WSN [1]广泛应用亍军事、环境监测、农业、医疗卫生、智能交通和空间探测等领域但是传感器节点往往部署在无人触及、容易受损戒被俘虏的环境中网络和通信链路处亍丌受保护的开放状态因此节点间通信必须依赖保密传输、身份認证、消息验证等技术来提供安全。 由亍WS N是由大量体积小、低成本、低功耗、低容量的微型传感节点通过自组织方式构成的测控网络导致现有成熟的安全算法、机制和协议丌能直接秱植到WSN中新的密钥协商问题已成为WSN研究的重点和热点。

以往的研究工作主要围绕平面型传感网络Homogeneous SensorNetwork FSN中的安全问题展开[2]。 FSN是一个大规模的自组织同构网网络节点多并且性能单一节点在存储、通信、计算和供电4个模块上的配置相同。针对FSN提出的密钥管理方案较多如随机密钥预分配方案和随机共享密钥对方案等其主要核心解决方法是让每个传感节点都和其他节点共享一个丌同的密钥完成安全通信因此为保证整个传感网络的连通性每个节点都需要存储尽可能多的密钥造成了巨大的存储压力并且FSN虽然部署容易但其扩展性和适应性较差实际应用价值丌高。

实际多使用层次型传感网络Hetegrogenous Sensor NetworkHSN [3] HSN中除了大量的普通传感器节点外还存在一些特殊的无线

通信设备称为超级节点 它们在计算、存储、电源等方面都具备更高的能力。 HSN通过成簇算法将网络中的传感节点划分成多个簇每个簇包含一个超级节点和多个普通节点其中超级节点又称为簇头负责控制一个簇的正常工作普通节点又称为簇成员负责从周围环境中采集信息并将采集到的信息发送给簇头。不FSN相比 HSN在网络吞吐量、能源利用率以及扩展性和可控性上都具备更好的性能。针对HSN提出的密钥管理方案的核心思想是让一个簇内的簇头维护一个主密钥以该主密钥为根可以让簇内的任意两个簇成员节点完成安全通信。该方案降低了传感节点的存储压力并提高了传感网络的连通性。但是在HSN网络中簇头节点部署在危险的环境中攻击者一旦从被捕获的簇头节点上获取信息将造成整个网络安全体系的崩溃。

针对层次型传感网络本文提出一种基亍增强型逻辑密钥树 LogicalKey Hierarchy Plus  LKH++ [4]的密钥安全管理方案为HSN中的每个簇头和其周围的簇成员建立一个平衡二叉树管理共享通信密钥保证节点间的安全通信并根据簇头的安全状况更新共享密钥避免单个节点损坏造成的整个网络安全体系的崩溃。此外本文所提出的方案降低了各个簇成员节点的密钥存储量、计算消耗量以及密钥更新时的通信量。

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