多项式密钥预分配协议在传感器网络上的实现

在无线传感器网络中,网络安全通信已逐步得到网络架构人员和研究人员的重视。鉴于无线传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特性,该文提出了多项式密钥预分配协议,描述了其具体设计流程及独有的优势,并通过代码设计在TinyOS操作系统上得到了实现。

WSN多项式密钥预分配协议的设计实现

在无线传感器网络中,网络安全通信已逐步得到网络构架人员和研究人员的重视,密钥分配协议对于无线传感器网络的安全传输起着基础性作用。由于传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式已不再实用,当前主要的传感器密钥分配协议都可认为属于预分配密钥管理协议。文中主要论述了目前比较典型的几类密钥预分配协议,并在该类协议基础上提出更高性能的多项式密钥预分配协议,随之加以实现。

无线传感器网络的多项式密钥预分配协议设计探讨

无线传感器网络中,网络安全通信已逐步得到网络构架人员和研究人员的重视,密钥分配协议对于无线传感器网络的安全传输起着基础性作用.由于传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式已不再实用,当前主要的传感器密钥分配协议都可认为属于预分配密钥管理协议.文中主要论述了目前比较典型的几类密钥预分配协议,并在该类协议基础上提出更高性能的多项式密钥预分配协议.

WSNs中多项式密钥预分配改进方案

针对密钥管理与路由信息脱离的现象,提出一种基于按需路由协议的多项式密钥预分配改进方案。该方案利用网络路由的拓扑信息和基站功能,使基站集中存储重要安全信息并承担大量计算负荷,普通节点仅保存其邻居的多项式份额。该机制能有效防止密钥泄漏,增强网络的安全性,节省节点的能量资源。

基于异构性的传感网密钥预分配协议设计与评测

针对现有异构性研究系统性不足,缺乏与现实世界相契合的适用模型等问题,对传感网异构性进行了详细划分,并基于空间理论提出了形式化的异构空间模型,分析了动态异构性的变化趋势。随后,针对动态能量异构提出了一种能量有效的随机密钥预分配协议,并在特定的异构空间模型下对长期连通概率、抗毁性以及协议性能进行了评测。仿真实验结果表明,通过合理利用异构性,所提方案能够在保持一定连通概率、提高抗毁性的基础上,提供较其他同类方案更长的网络寿命。

基于多项式无线传感器网络密钥预分配方案

针对无线传感器网络密钥管理中连通性、效能及安全性不足问题,基于阶层式无线传感器网络与二元对称多项式提出ESKDM(Efficient and Scalability Key Distribution Mechanism)方案。该方案通过运用多项式的特性,使传感器节点之间只需透过ID的信息交换即可建立密钥。相较于同类方案,ESKDM方案大幅度的降低传感器节点的通信成本,并完全抵抗节点捕获攻击。无论网络节点的大小,一般节点所需要储存的秘密信息都为固定的信息,能够支持大型的WSN。也提出在新增节点的同时,不需要在线的基站存在,更能适用于实际应用。

基于六边形网格组部署的对称密钥预分配模型

针对无线传感器网络的加密体制进行了研究;首先,提出了一种基于六边形网格组的传感器网络节点的部署策略,以获得传感器节点的最佳分布;其次,将密钥空间定义为采用Blundo模型生成的一个t次二元多项式f(x,y)的全部密钥的集合;然后通过密钥预分配阶段将密钥材料分配给每个节点,通过直接密钥建立阶段使得每个传感器节点找到与其相邻节点的共享密钥空间;如果两个相邻节点之间没有共享密钥空间,则通过间接密钥建立阶段使得一个或多个中间节点建立起一个路径密钥,从而完成共享密钥空间的建立;仿真实验结果表明,提出的对称密钥预分配模型不仅具有良好的加密性能,而且相比于其他模型的密钥方案有更好的内存开销、运行时间和节点受损攻击时的网络恢复能力。

一种新的基于辛空间的密钥预分配方案

密钥预分配是无线传感器网络中最具挑战的安全问题之一。该文基于有限域上辛空间中子空间之间的正交关系构造了一个新的组合设计,并基于该设计构造了一个密钥预分配方案。令V是有限域上8维辛空间中的一个(4,2)型子空间,V中每一个(1,0)型子空间看作密钥预分配方案中的一个节点,所有的(2,1)型子空间看作该方案的一个密钥池。将整个目标区域划分为若干个大小相同的小区,每个小区有普通节点和簇头两种类型的传感器节点。小区内的普通节点采用基于辛空间的密钥预分配方案分发密钥,不同小区内节点所用密钥池互不相同,因此不同小区内的节点需通过簇头建立间接通信,不同小区内簇头采用完全密钥预分配方式分发密钥。与其他方案相比,该方案的最大优势是网络中节点的抗捕获能力较强,且随着网络规模的不断扩大,网络的连通概率逐渐趋于1。

基于二元多项式的短波自组网密钥预分配方案

针对短波通信在传输过程中连通率低及容易遭受敌方截获和攻击的缺点,提出一种基于二元多项式的密钥预分配方案。该方案采用对称加密技术保证报文加/解密的效率;运用公钥密码体制复杂性提高会话密钥的安全性;引入hash函数对报文进行签名,验证报文的真实性与完整性;基于区域划分对节点进行分簇,实现节点之间100%的连通率。实验结果表明,该方案能有效抵御敌方的攻击,保证网络的安全通信。

基于双哈希函数的WSN密钥预分配方案

无线传感器网络经常部署在无人值守和易受攻击的环境中,几乎没有维护条件,这使得攻击者可以进行拆卸和窃取等物理攻击,从而破坏节点和整个网络的安全性。针对现有的无线传感器网络密钥预分配方案存在安全性较低、网络连通率不高等问题,提出一种基于双向哈希函数的密钥预分配方案(key predistribution scheme based on two-way hash,KPSTH),通过构造密钥矩阵和哈希函数的单向性质降低密钥破解概率,对单跳路由范围内无法建立连接的节点通过中间节点密钥协商扩大了邻居范围,提高了本地节点安全连通概率和节点抗俘获能力,并进行了理论分析和实验仿真。结果表明,所提出的方案具有较高网络抗毁性的同时拥有更高的全局网络连通率,且能耗方面也有良好表现。

分簇式传感器网络多项式密钥预分配改进方案

针对分簇式传感器网络,提出一种改进的多项式密钥预分配方案。利用二元四次多项式密钥预分配方案,建立簇头节点之间的通信密钥,以解决阈值安全问题,降低节点开销,采用认证机制保证密钥建立过程的安全性,并支持节点加入与撤销。分析结果证明,该方案可以保证网络的连通性和安全性,节点的存储、通信及计算开销均较小。

改进的3G认证与密钥分配协议

本文详细分析了3G认证与密钥分配协议的过程以及协议的安全性,找出了协议中的安全缺陷,并给出了攻击者可能进行的攻击。针对协议的安全漏洞,提出了一种改进的认证与密钥分配方案,解决了对VLR的认证以及网络端信息传输的安全性。最后,对改进方案的安全性进行了分析。

无线传感器网络中基于混沌的密钥预分配方案

为了提高无线传感器网络的安全性,降低能耗,延长网络的生命周期,提出了混沌密钥预分配方案。该方案利用混沌的遍历性来增强密钥的抗破译性,利用混沌的初值敏感性来保证加密密钥在通信过程中可安全地动态改变。分析表明该方案能提供较大的密钥空间,而且密钥协商所需的通信和计算的开销均较小,具有较强的实用性。

无线传感器网络一种改进的随机密钥预分配方案

为解决基本的随机密钥预分配方案连通率较低的问题,提出了一种无线传感器网络的密钥管理改进方案。通过执行一个"邻居"节点扩展协议,使安全孤立节点与一跳以外的节点进行共享密钥发现,从而找到至少一条安全路径来保证网络的安全连通。对改进方案和原有方案在全局连通率、安全性和能量消耗等方面性能的分析与仿真结果比较,表明密钥管理的改进方案以有限的额外密钥协商开销为代价,能换来网络全局安全连通率、可用节点总能量和安全性能的提高。

一种基于量子纠错编码的量子密钥分配协议

量子加密从物理机制上保证了密钥分配的绝对安全,然而由于量子密钥分配过程中量子信道存在噪声,使得传输效率不高的量子密钥分配效率进一步降低。量子低密度奇偶校验(量子LDPC)码由于在码长和码率的选择方面具有巨大的灵活性,且信赖于稀疏图,已成为目前量子纠错编码的研究热点。该文借鉴经典纠错编码能够提高传输可靠性的特性,针对BB84协议,设计一种基于量子LDPC码的BB84协议。通过数值仿真,分析量子LDPC码对BB84协议的密钥传输效率的影响。结果表明基于量子纠错码的BB84协议的密钥传输效率得到提高,验证了在含噪量子信道中基于量子LDPC码的量子密钥分配协议的有效性。

基于按对平衡设计的异构无线传感器网络密钥预分配方案

利用异构无线传感器网络中普通节点和簇头节点间的差异性,基于中心可分解型按对平衡设计构造了异构的节点密钥环,设计了2种密钥预分配方案DCPBD和VDCPBD。其中,DCPBD利用了中心可分解类型PBD,将普通区组作为普通节点的密钥环,将特殊区组作为簇头节点的密钥环。VDCPBD基于DCPBD进行了扩展,将单一核密钥替换为基于另一密钥池进行SBIBD设计出的簇间密钥环,减小了DCPBD由于单个簇头节点被俘后对整个网络抗毁性的影响。由于在设计时考虑了节点的异构特性,使用确定性方法构造了异构密钥环,使得在保持密钥连通率不变的前提下获得了更低的空间复杂度。仿真实验表明,2个方案都支持大规模网络,且单跳密钥连通率随网络规模增大而趋近于1,2跳连通率恒为1。VDCPBD还具备了更强的抗节点捕获能力和更好的网络可扩展性。

无线传感网络通信的密钥预分配协议设计探讨

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-1个密钥,可扩展性非常差,只能用于小规模网络。

基于对称平衡不完全区组设计的无线传感器网络密钥预分配方案

针对无线传感器网络的密钥预分配问题,利用哈达玛矩阵,设计实现了新的基于组合设计方法的密钥预分配方案——基于对称平衡不完全区组设计的密钥预分配方案sBIBDHadamardKPS系列方案.首先,sBIBDHadamardKPS改进了现有多数方案只能共享单个密钥的问题,并实现了同等节点密钥组长度和共享密钥强度下,比现有支持多密钥共享的随机预分配方案更高的共享概率和更小的密钥路径长度,并且只要求大于2的节点邻居度数;其次,sBIBDHadamardKPS提出了一种实时合成共享密钥的方法,在节点密钥组物理长度不变的前提下,大大扩大了共享密钥选择空间,提高了安全强度;最后,sBIBD-HadamardKPS使用补集设计和密钥分片两种方法进行扩展设计,实现了对较大网络规模的支持,并且在一定程度上优化了能量消耗.

无线传感器网络密钥分配协议研究

密钥分配协议对于无线传感器网络的安全起着基础性作用。由于传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式不能实用。本文系统针对传感器网络特点,提出密钥管理协议的需求与性能指标,系统阐述了几种当前比较典型的密钥预分配协议:基于初始信任、随机密钥预分配以及各种改进方案等,分析比较其优缺点,并提出了进一步研究的方向。

基于簇的无线传感器网络预分配密钥机制

无线传感器网络预分配密钥管理机制的连通性和抗捕获性较差。为此,提出一种基于簇的预分配密钥管理机制。采用分布式管理策略,通过更新原始共享对称多项式的系数,确保被捕获节点无法与安全节点建立共享密钥对,从而隔离被捕获节点。实验结果表明,该机制具有较好的抗捕获性和可扩展性,密钥对实时更新能保证网络具有较高的连通性,在隔离被捕获节点时,基站的通信开销、计算开销和存储开销变化较小。