面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案

针对无人机群组在军事对抗复杂环境中,网络拓扑结构动态变化,提出了一种面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案,旨在解决无人机加入及退出、批量加入及退出、群组合并及分裂等网络拓扑动态变化导致密钥更新问题,同时在网络拓扑没有变化的情况下进行本地周期性更新,提高无人机群组密钥更新效率。将参与构造的秘密信息分为用户空间、剩余空间和撤销空间,用户空间可以在接收密钥组管理器(key group manager, KGM)的广播消息后计算恢复出会话组密钥,而剩余空间和撤销空间无法计算恢复出组密钥。密钥更新过程中,KGM利用空闲时间提前在密钥池中选取密钥进行预计算处理,降低KGM因构造广播消息进行复杂计算导致的时延问题。分析和实验仿真表明,该方案具有前向和后向安全性、抗共谋攻击和节点撤销能力,与现有无人机密钥管理方案相比,该方案优化了计算和通信开销,且节点存储开销较小,适用于动态拓扑变化的无人机群组网络。

面向无人机群组的高效愈合密钥管理方案

无人机群组网络(Unmanned Aerial Vehicle Group Network,UAVGN)具有动态拓扑和高移动性,在开放的空中无线环境容易遭受到安全威胁和攻击,尤其通信传输链路被干扰,通信出现不稳定甚至中断情况,导致密钥管理过程出现丢失密钥数据包,后续无法建立密钥安全通信。为此,结合无人机资源有限性提出一种基于Hash链和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)的愈合组密钥管理方案,具有自愈和互愈2种机制,提高了无人机密钥更新的灵活性和效率。同时,将群组密钥更新分为本地更新密钥和会话更新密钥,本地更新密钥通过提前预置的Hash函数在本地完成更新,进一步降低密钥更新计算开销,提高无人机节点密钥处理能力;会话更新密钥由密钥组管理器(Key Group Man-ager,KGM)根据会话阶段选取密钥更新因子,利用中国剩余定理构造密钥更新广播消息进行密钥分发更新,实现密钥动态灵活更新。通过分析与实验表明,方案具有前后向安全、抗撤销能力、抗共谋攻击、抗重放攻击等安全性能,在相同条件下与现有方案比较,本文方案有效优化了计算和通信开销,提高了密钥更新效率,能够解决无人机群组通信不稳定情况的密钥更新问题,确保无人机群组建立密钥安全通信。