无线传感器网络中自治愈的群组密钥管理方案

群组密钥管理的自治愈机制是保证无线传感器网络在不可靠信道上进行安全群组通信的重要手段.基于采用双方向密钥链的群组密钥分发与撤销方法,提出了一个无线传感器网络中具有撤销能力的自治愈群组密钥管理方案.该方案实现了群组密钥的自治愈功能和节点撤销能力,能够满足在较高丢包率的无线通信环境下传感器网络群组密钥管理的安全需求,确保了群组密钥保密性、前向保密性和后向保密性等安全属性.性能分析表明,该方案具有较小的计算和通信开销,能够适用于无线传感器网络.

适用于传感器网络的分级群组密钥管理

由于无线传感器网络中经常出现节点加入或离开网络的情况,所以需要建立一种安全高效的群组密钥管理系统来保证无线传感器网络中群组通信的安全性.提出了一种基于密钥树和中国剩余定理的分级群组密钥管理方案.有sensor节点加入,先向新成员发送二级群组密钥,可参与一些不太敏感的数据的传送;待新成员获得GCKS的信任之后,则向其发送群组密钥,从而可参与有关机密信息的会话.节点离开时,通过利用完全子集方法将剩余成员进行分割,提出的方案可以利用中国剩余定理对群组密钥进行安全的更新.证明方案满足正确性、群组密钥保密性、前向保密性和后向保密性等安全性质.性能分析表明,此方案适合应用于无线传感器网络环境.

动态对等群组中高效安全的群组密钥管理方案

提出了一种安全有效的分布式群组密钥管理方案,并对其安全性进行了证明。提出的方案基于层次密钥树结构和多方密钥协商并具有密钥独立性和无状态型等特征。通过对计算量、存储量和通讯量进行分析和比较可知,三叉树是最适合群组密钥管理的逻辑结构,其对应的密钥管理协议在计算量、存储量和通讯量上都是十分有效的。

无线传感器网络中基于EBS的高效安全的群组密钥管理方案

为了保证无线传感器网络(WSN)群组通信的安全性,设计了一种基于EBS的群组密钥管理方案。提出方案首先通过合并链状簇和星型簇简化无线传感器网络的拓扑结构,然后通过增加网络被捕获时所需入侵节点的数量来防止攻击者通过少量共谋节点得到所有管理密钥,之后利用图染色算法对分配密钥组合的节点进行排序,并依据海明距离和EBS方法对网络中的传感器节点进行管理密钥分配。在此基础上给出了对传感器节点的加入和离开事件进行处理的方法。在有效性和性能分析阶段,首先通过2个实验分别对提出方案中共谋攻击的可能性和入侵节点数量对网络抵抗共谋攻击能力的影响进行分析,实验结果表明提出方案增强了WSN抵抗共谋攻击的能力;然后对提出方案和SHELL在加入事件和离开事件时的系统代价进行比较,结果表明提出方案所需的密钥更新消息数量和传感器节点存储量均小于SHELL方案。

LEO/MEO双层空间信息网中基于身份的群组密钥管理方案

由于空间信息网中结点的移动性,在空间信息网中实现传统的群组密钥管理面临许多困难。根据空间信息网的特点,分析了空间信息网中群组密钥管理方案的需求,设计了一个适用于LEO/MEO双层空间信息网络的群组密钥管理方案,采用基于身份的思想,消除了对证书系统的依赖,能在空间信息网中灵活高效地实现。将空间信息网中的结点根据其逻辑位置划分为簇,其中簇头为MEO卫星,在密钥交换阶段中共享密钥仅由所有簇头结点决定,这种机制大大减少了通信量。方案能有效抵抗外部攻击者,并且具有前向保密性和后向保密性。仿真实验表明,方案具有很高的通信效率。

基于B-树的分布式群组密钥管理机制

提出把B-树引入到管理机制中,并给出了加入协议和离开协议的形式化描述。B-树方案在通信开销和计算开销方面优于二叉树方案,并且二者的差距随着B-树阶数的增大和群组成员数目的增加而明显加大。在安全性方面,B-树方案能够抵抗联合攻击。

飞行器自组网络非交互式动态群组密钥管理研究

移动飞行器网络具有广阔的应用前景,但高速移动、频繁拓扑变化和有限能力等特点对飞行器网络的群组密钥管理提出新的要求,交互式密钥协商协议不仅增加了飞行器网络成员交互的延时,而且消息复杂度与网络规模相关。针对这一问题,提出一种无需交互的动态群组密钥管理方案。该方案中公开加密密钥对应多个具有密钥独立性的秘密解密密钥,并绑定成员身份,群组密钥操作中只需更新公开加密密钥,非退出或加入成员的私有解密密钥保持不变。在性能上,该方案中非更新成员无需交互,密钥更新消息负载与网络规模无关,解决密钥更新的1-affect-n问题,隐含的身份认证可进一步减少延时;在安全性上,保证前向和后向安全性。因此该方案适合快速移动和拓扑频繁变化的飞行器网络。

星内集群自组织网络自治群组密钥管理研究

身份对等的群组密钥管理方案不适用成员异构、链路状态非可靠的星内集群自组织网络.针对该问题,提出一种基于K级门限密钥(t_k,t_(k-1),..,t_0,n)的自治群组密钥管理方案,通过多级共享的方式使得高层的密钥碎片被多个解密密钥共享,成员根据自身空间属性选择密钥碎片,满足安全管理的异构性.同时,在群成员加入和退出中,具有密钥独立性的密钥更新操作保证非更新成员密钥碎片的合法性,非更新成员无需与更新成员交互,密钥更新效率与网络规模无关,解决密钥更新1-affect-n问题.因此建议的方案,在安全性上具有抗合谋攻击、前向/后向安全性;在效率上容忍非可靠端到端链路,减少交互延时.

面向分层无人机网络的去中心群组密钥管理方案

为解决现有分层无人机(UAV)网络中群组密钥管理存在的单点故障问题,群组成员离线导致整个群组无法计算、及时更新组密钥的问题,该文提出一种支持异步计算的去中心群组密钥管理方案。该方案采用异步棘轮树(ART)协议实现对群组密钥的预部署,各成员能对组密钥进行异步计算、自主更新;利用区块链技术的去中心化特性解决了单点故障问题,提高了群组密钥管理的透明性与公平性。性能评估表明,与同类方案相比,该方案中的簇成员无人机具有较低的计算开销和通信开销,适合应用于分层无人机网络环境。

基于零知识的分布式群组密钥管理方案

在分析现有群组密钥交换协议的基础上,提出了一种基于零知识的分布式群组密钥管理方案。该方案实现了零知识性和分层结构的有机结合,对组控制器的密钥存储量、加密计算量、单播和广播次数等的分析结果表明,该方案提高了群组通信的效率,并具有良好的可扩展性,可应用于网络秘密会议等多种群组通信环境。

群组密钥管理及在军事通信中的应用

在军事通信中,群组通信是通信系统的重要组成内容之一。为了保障群组通信的安全性,必须设计一种具有高效性、安全性、可扩展性以及稳定性的群组密钥管理方案,使得信息和数据的传输可以得到充分的保障。基于此,本文首先对于群组密钥管理的安全性需求以及服务质量需求进行了简单的分析;然后结合军队的实际编制状况,对于层状结构群组密钥管理、多级安全密钥管理两种方案的安全性需求以及密钥更新的具体手段和方式进行了详细的探索与研究,以有效避免信息泄露、保障军事通信的安全性。

基于关联规则的群组共享密钥协议研究

静态的密钥管理策略难以适应网络动态变化.针对这一问题提出一种基于关联规则的群组密钥管理方案,使用关联规则分析移动分布式网络中密钥之间的关系,通过路由中密钥使用频率挖掘群组密钥之间的频繁关系,根据可信度建立合理的密钥共享方案.在效率上,该方案适应网络动态变化,降低对先验知识的需求,发现频繁密钥集规模与路由延时之间的折中关系,网络实体可根据密钥之间的频繁关系动态调整群组密钥管理方式.在安全性上,节点根据密钥规则选择密钥策略,在频繁密钥集上实施共享密钥协议,提高了安全性.

基于Tate Pairings的群组密钥协商方案

该文提出了一种利用超奇异椭圆曲线上的TatePairing进行密钥协商的分布式群组密钥管理机制。该机制的通信开销随成员数目的增加而增长的幅度可忽略,3阶B-树的使用使得其计算开销为O(log3n)。它提供的安全属性包括群组密钥保密性、前向保密和后向保密。从性能和安全性两方面来看,该机制适用于高延迟网络中的大型群组。

一种改进的动态对等群组分担式密钥协商协议

TGDH协议是一种较好的适合于对等群组的密钥管理方案,通过对该协议的分析,发现该协议在通信方式上存在不足,密钥更新协议使用了多余的消息,需要占用更多的带宽.本文通过设计一个求密钥关联集的预备算法,利用该算法重新设计了密钥更新协议,改进了TGDH密钥更新协议通信方式的不足.理论分析结果表明:改进后的协议有效降低了TGDH协议的通信负载和密钥存储负载,使通信带宽从O(nlogn)降低为O(n),节点的密钥存储量由O(n)降低为O(logn);仿真实验结果进一步表明改进后的协议具有更好的通信性能.

适用于动态群组的密钥树平衡技术

在群组密钥管理中,基于密钥树的方法可以达到对数级别的密钥更新代价而被广泛采用.但随着群组成员的加入和离开,密钥树会变为不平衡的结构,这时需要对密钥树进行平衡操作.提出了一种适用于动态群组的改进的平衡密钥树.在对成员加入或离开事件进行处理时,基于此密钥树的群组密钥管理方案不使用借用孩子结点、节点融合和结点分裂技术.提出的方案满足群组密钥保密性、前向保密性、后向保密性和密钥独立性等安全属性,且在最差的情况下和权重平衡树具有相同的密钥更新代价.分析结果表明提出的方案在成员加入和离开时所需的更新代价分别为O(2h)和O(2h2).

独立群密钥更新模型研究

针对群组密钥更新中非更新成员参与共享密钥计算增加交互延时的问题,提出了一种独立密钥更新模型,通过门限密钥共享秘密乘积机制和双线性对设计一种独立群组密钥管理方案,群组成员具有满足密钥独立性的解密密钥。公开加密密钥更新不会破坏非更新成员解密密钥的有效性,使得非更新成员不参与密钥加入/退出操作,减少密钥更新延时和计算开销,符合独立密钥更新模型,适用于计算和延时受限的无线网络场景。

面向分级文件共享的密钥管理方案研究

天地一体化网络具有海量用户、用户权限变动频繁、不同用户域资源配置差异大的特点。针对传统的多权限群组密钥管理方案难以很好地解决天地一体化网络中多等级文件在共享过程中存在的安全性不足、密钥更新频繁、密钥更新开销大的问题,提出一种树形密钥图的构建和密钥更新方案。采用Shamir门限分割的方法将辅助密钥分割生成的影子密钥作为用户密钥,将群组划分为多个用户区,从而将大部分密钥更新任务限定在用户区之中。仿真实验表明,该方案在保障密钥安全性的前提下能够很好地降低密钥更新开销。

自主群密钥更新模型研究

针对分布式网络群组密钥更新中非更新成员参与共享密钥计算增加交互延时问题,提出一种自主密钥更新模型,通过DH协议和多项式设计一种自主群组密钥管理方案,具有单加密密钥多解密密钥加密解密性质。更新过程中,更新成员本地自主更新公开加密密钥,无需在线KMC支持,保护非更新成员解密密钥的有效性,减少密钥更新延时和非更新成员的计算开销,具有自主密钥更新模型的性质,适用延时受限的无线网络场景。

基于Diffie-Hellman算法的分层密钥分配方案

在基于内容的访问控制系统中,主体对客体只有允许访问和拒绝访问两种权限,且主体之间和客体之间都存在一种偏序关系,传统的访问控制策略需要对主客体单独进行管理,效率较低.本文利用其中的偏序关系设计一种分层密钥分配方案,使分配的密钥既能实现保密通信又能达到实施访问控制的目的,提高系统效率.该方案利用客体之间的偏序关系使所有客体形成一个有向无环图,以多方Diffie-Hellman算法为基础为图中每个节点分配密钥,使得每个节点都可以通过自己的密钥计算出其子节点的密钥,每个节点的密钥用于加密对应于该节点的资源,从而通过对密钥的分配实现对访问权限的管理.该方案分为系统建立、密钥更新、节点加入和节点删除等部分,其安全性基于DDH假设,支持成员以及分层拓扑结构的动态变化,可用于解决基于内容的分层访问控制问题.

一种无状态的传感器网络密钥预分配方案

在无线传感器网络中,节点被敌方捕获以后将泄露节点内存储的群组密钥等秘密信息,所以需要建立一种安全高效的群组密钥管理系统来及时对被捕获节点进行撤销,以保证无线传感器网络中群组通信的安全.提出一种基于逻辑密钥树结构的密钥预分配方案,群组控制者和密钥服务器(GCKS)为逻辑密钥树中每一逻辑节点分配一个密钥集,每一sensor节点对应一个叶节点,以及一条从该叶节点到根节点的路径,GCKS将该路径上所有节点的密钥植入sensor节点.节点撤销时,GCKS将逻辑密钥树分成互不相连的子树,利用子树中sensor节点的共享密钥进行群组密钥的更新.分析表明本方案满足无状态性,以及正确性、群组密钥保密性、前向保密性和后向保密性等安全性质,具有较低的存储、通信和计算开销,适用于无线传感器网络环境.