基于无线传感器网络随机密钥预分配协议的研究

无线传感器网络中基于散列链的随机密钥预分发方案
苏忠;林闯;任丰原
【期刊名称】《计算机学报》
【年(卷),期】2009(032)001
【摘要】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.
【总页数】12页(P30-41)
【作者】苏忠;林闯;任丰原
【作者单位】清华大学计算机科学与技术系,北京,100084;清华大学计算机科学与技术系,北京,100084;清华大学计算机科学与技术系,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于密钥状态散列树的密钥存储管理方案 [J], 王祥宇;马建峰;苗银宾;张凯;伍祈应
2.基于双向散列链具有撤销能力的自愈组密钥分发机制 [J], 杜春来;胡铭曾;张宏莉;张冬艳
3.基于单向散列链的定点布设无线传感器网络密钥分配方案 [J], 覃荣华;何亮明;李宝清;袁晓兵
4.基于增强型双向散列链的自愈组密钥分发方案 [J], 覃荣华;何亮明;杨旭;袁晓兵
5.一种改进的基于散列链的密钥分配方案 [J], 高威;高铁杠
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无线传感器网络里密钥分配算法分析
翟朔;何梦云
【期刊名称】《计算机技术与发展》
【年(卷),期】2010(020)008
【摘要】基于无线传感器网络现有的安全问题,给出了传感器网络里现有的一些常用密钥分配算法:随机密钥预分配方案、q-composite、对称密钥、新颖随机密钥算法.在此基础上,对这些算法的抵抗俘获、网络连通性、可扩展性和内存开销的特性进行分析,指出它们存在的问题.新颖密钥分配算法具有网络连通性好、存贮开销小和抗俘获能力强等优点,但是该算法也存在缺点:建立密钥的过程、消息是明文传送的,容易遭到偷听攻击.提出在建立密钥阶段通过共享密钥加密节点之间的通信,建立密钥后该共享密钥自动擦除.
【总页数】4页(P142-145)
【作者】翟朔;何梦云
【作者单位】中国矿业大学,计算机学院,江苏,徐州,221116;中国矿业大学,管理学院,江苏,徐州,221116
【正文语种】中文
【中图分类】TP301.6
【相关文献】
1.无线传感器网络中一种基于公钥的密钥分配方案 [J], 黄杰;黄蓓
2.无线传感器网络中抗共谋的自愈组密钥分配方案 [J], 王秋华;汪云路;王小军;姜
斌;游林
3.无线传感器网络中长生命期的自愈组密钥分配方案 [J], 王秋华;赵泽茂
4.基于单向散列链的定点布设无线传感器网络密钥分配方案 [J], 覃荣华;何亮明;李宝清;袁晓兵
5.一种分层式无线传感器网络密钥分配管理方案 [J], 吴明;潘继强
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基于组合设计框架的无线传感器网络密钥预分配方案吴苗苗;张勇;曹瑞峰【摘要】The paper studies the key predistribution schemes of the wireless sensor networks based on super simple balanced incomplete block design. The combinatorial frame is adoped,which is established based on partially balanced t-design. MATLAB simulation analysis and computation of the basic metric of this scheme, prove that the scheme maintains the original connectivity, slightly sacrifice the flexibility but in exchange for greater practicality compared with KPS based on balanced incomplete block design which index is equal to 1.%本文研究了基于超单纯平衡不完全区组设计的无线传感器网络的密钥预分配方案。

主要采用了基于部分平衡t设计的组合研究框架，运用matlab仿真方法对该方案的基本度量进行计算和分析，发现该方案与基于指数为1的平衡不完全区组设计的方案相比，保持了连通性，适当牺牲了弹性，但获得了更大的实用性。

【期刊名称】《安庆师范学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(022)004【总页数】4页(P53-56)【关键词】无线传感器网络;密钥预分配方案;部分平衡t设计;BIBD【作者】吴苗苗;张勇;曹瑞峰【作者单位】盐城师范学院数学与统计学院，江苏盐城 224002;盐城师范学院数学与统计学院，江苏盐城 224002;盐城师范学院数学与统计学院，江苏盐城224002【正文语种】中文【中图分类】O157.2无线传感器网络是由若干个具有有限存储能力、有限能量和有限计算能力的小的传感器节点组成的自适应网络。

无线传感器网络密钥分配方案摘要：无线传感器网络作为一种应用相关的网络，其应用场景十分广阔。

在无线传感网络的许多潜在应用中，网络的自身安全问题显得尤为重要。

由于无线传感器网络节点部署在非受控区域并且自身能量有限，使得无线传感网在安全方面存在较多的风险。

文章主要阐述了在密钥分配方面的研究成果并分析了这些成果的不足之处。

关键词：无线传感器网络；安全；密钥分配Key distribution scheme of Wireless SensorNetworksLiuYing（Key Laboratory of Industrial Internet of Things and Networked Control, Ministry of Education，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China）1 引言低成本可灵活部署的无线传感器网络已经成为下一代高性能信息系统社区前端的最佳候选解决方案，其应用前景非常广阔。

例如战场目标跟踪和监视、司法取证、汽车遥控、输油管线温度和压力监测、森林火险监测等，网络的安全问题在这里面显得尤为重要。

和传统网络安全问题相比，两者的安全目标是一致的，都是要保证数据机密性、完整性和新鲜性，信息的可认证性和不可否认性。

在传感器网络中进行安全设计时，要结合无线传感器网络的特点进行安全设计，才可满足传感器网络的安全需求。

由于无线传感器网络节点部署在条件恶劣的条件下，自身的能量有限，导致在无线传感网络中加安全时首先要考虑的问题就是能量问题。

2无线传感器网络安全相关问题2.1无线传感器网络安全挑战网络终端的传感器节点具有非常有限的资源，其中储能约束是传感器节点最根本的资源约束，电源储能技术成为了无线传感器网络发展的瓶颈。

目前，基于公钥算法的安全协议是最被认为最理想的安全体制，但因计算和存储复杂度高导致开销大，所以还并没有普遍应用到传感网中。

无线传感器网络安全关键技术研究摘要：作为一种新兴的网络，无线传感器网络已经给我们在带来了诸多的便利。

然而在给我们带来全新体验的同时，无线网络也带来了巨大的信息安全挑战。

从无线传感器网络的加密技术、密钥的分配与管理和安全框架协议几个方面入手，分析了现行各种技术的利弊，界定了其适用范围，并对今后的研究方向提出了一些看法。

关键词：无线传感器网络；安全技术；密钥管理；安全协议无线传感器网络是由一定数量的传感器节点以无线通信技术自组织方式构成的网络。

目前已经得到广泛的应用。

作为一种新兴的网络，无线传感器网络已经给我们带来了诸多的便利，诸如无线上网、3G手机等等。

然而在给我们带来全新体验的同时，无线网络也带来了巨大的信息安全挑战。

因此，本文将重点论述无线传感器网络安全的关键技术。

1无线传感器网络的密钥管理分析加密技术是无线传感器网络安全技术的基础，对于加密技术来说，密钥管理是其核心任务。

目前，无线传感器网络密钥管理技术大体可以分为：预共享密钥管理模型、基于密钥池的随机密钥预分配模型以及基于KDC的分配模型。

这几种模型各有所长，但应用中也都存在不足之处，因此，需要对其适用范围加以界定。

1.1预共享密钥管理模型预共享密钥管理模型是一种对称密钥管理，具体来说主要包括了全网预共享密钥模型和点到点预共享密钥两种模式。

全网预共享型仅在网络部署前为所有节点统一分配一个密钥，从而缓解了各个传感器节点的压力，不需要建立大量的密钥通信，RAM占用和通信负载较小，并且具有很强的网络可扩展性。

但一旦出现部分节点被破坏的情况，那么整个网络安全抵抗性就会大大降低，无法保证网络的后向机密性。

且无法进行任意两个节点的认证，容易受到各种假冒与复制攻击。

所以这种密钥管理一般被应用于安全要求不高且网络相对稳定的环境中。

相对全网预共享密钥模型，点到点预共享模型则要求网络中任两个节点间的预共享对一个不同的主密钥，有通信需求的两个节点可使用主密钥衍生的密钥进行加密及节点身份认证。

无线传感器网络密钥预分配方案的研究无线传感器网络密钥预分配方案的研究随着无线传感器网络的快速发展，对于网络安全的需求也变得越来越重要。

密钥预分配方案作为传感器网络中保证通信安全的重要手段之一，引起了广泛的研究兴趣。

本文将对无线传感器网络中的密钥预分配方案进行研究，并综述现有的方法和挑战。

无线传感器网络是由大量分布式传感器节点组成的网络，用于收集、传输和处理环境信息。

由于其特殊性和以下几个特点，传感器网络的安全性成为了一个重要的问题。

首先，传感器网络一般是无线的，屏蔽器由于没有物理障碍物等原因，很容易受到攻击者的干扰和窃听。

因此，如何在无线通信中保证数据的机密性和完整性成为了研究的重点。

其次，传感器节点通常被部署在敌对或危险的环境中，容易受到恶意攻击。

攻击者可能试图破坏传感器网络的结构、插入虚假数据、剥离节点等。

因此，保证传感器网络的安全性就变得尤为重要。

密钥预分配方案是解决传感器网络安全问题的一种重要手段。

在无线传感器网络中，密钥预分配是通过预先在节点中分配密钥来实现通信安全。

在节点部署的过程中，为每个节点分配一个唯一的密钥，使得节点之间可以进行安全的通信。

目前，已经有一些密钥预分配方案被提出。

其中，基于簇头的密钥预分配方案是一种常见的方法。

在这种方案中，网络被划分为多个簇，并选择一个簇头来负责密钥的分发。

簇头节点负责生成和分发密钥，其他节点使用预先分配的密钥来和簇头进行通信。

另外，基于对称加密算法的密钥预分配方案也是一种常见的方法。

这种方法利用对称密钥算法来生成和分发密钥。

在密钥预分配阶段，节点之间通过一个可信的密钥分发中心来获取密钥。

然后，节点使用这些密钥进行加密和解密。

虽然已经有了一些密钥预分配方案，但是仍然存在许多挑战。

首先，如何保证密钥的安全性是一个重要的问题。

节点在部署的过程中容易受到攻击者的窃听，攻击者可能试图获取密钥来破坏整个网络的安全性。

因此，设计安全的密钥预分配方案非常重要。

无线传感网络通信的密钥预分配协议设计探讨肖博(天津工业大学信，g-q通信工程学院，天津市300160)喃要]最简单的密钥分配协议就是所有传感器节点共享一个密钥，但是如果一个节点被捕获并取出密码，安全将不复存在。

最安全的密钥分配协议是预先给每两个节点生成一个对偶密钥，把这些密钥保存在节点中，但是由于网络觌模巨大，节点存储器非常受限，每个节点需保存11—1个密钥。

可扩展陡非常差，只能用于小规模网络。

法蘧词】无线传感器网络；安全；密钥预分配协议1密钥预分配相关协议最简单的密钥分配协议就是所有传感器节点共享一个密钥，但是如果一个节点被捕获并取出密码，安全将不复存在。

最安全的密钥分配协议是预先给每两个节点生成一个对偶密钥，把这些密钥保存在节点中，但是由于网络规模巨大，节点存储器非常受限，每个节点需保存n一1个密钥，可扩展性非常差，只能用于小规模网络。

Esc he na uer、G l i gor引入随机图理论，提出了基本的随机密钥预分配协议(简称EG协议)，在布置之前每个节点从～个大的密钥池中选取少数的密钥保存在存储器中，节点布置好后只要两个邻居节点至少共享一个密钥，就采用这个密钥作为对偶密钥，但这个密钥很容易被破获，在实际应用中仍存在着很大程度的漏洞。

Cha rt、P e rr i g、S ong在EG协议基础上，提出了q复合模式、多路增强模式，以一定代价，有效地改进EG协议安全性能。

当敌人捕获很少的节点时，q复合模式会体现出更好的安全性能；但是随着被捕获节点的增多，q越大，性能反而变差，q复合模式是以额外的计算负载为代价，提高安全性能，并且只适合只有少数节点被捕获的场合。

多路增强以额外的通讯负载为大家，比较好地提高了安全性能，但多路径增强密钥模型以增加通讯开销为代价，提高了安全性能，是不是划算需要看具体的应用。

Bi ot a密钥预分配协议给出了另一种密钥对的分布模型，分析表明，在相同的存储空间的支持下，模型效果可以达到让网络拓扑实现安全连通，且该模型比随机密钥对模型表现更好，但是对节点的资源开销占用极大，计算开销较大。