無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種由大量部署到監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行感知和采集信息的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的新型網(wǎng)絡(luò)。目前,傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在數(shù)據(jù)收集、軍事監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療應(yīng)用、智能交通、機(jī)器人控制、危險(xiǎn)區(qū)域的遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　通常,無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)具有體積小、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn),但在電池容量、內(nèi)存容量、計(jì)算能力、通信范圍等方面具有一定的局限性,因此經(jīng)常遭受各種攻擊。因此,安全性便成為

2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中優(yōu)先考慮的問(wèn)題。通過(guò)加密機(jī)制進(jìn)行通信可以達(dá)到一定的安全性?？紤]到被捕獲的傳感器節(jié)點(diǎn)可能會(huì)泄露其所包含的密鑰信息,而在由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,我們很難防止傳感器節(jié)點(diǎn)被捕獲。因此,所設(shè)計(jì)的密鑰管理方案必須能夠抵抗捕獲攻擊。
　　針對(duì)集中式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),本文結(jié)合Blom方案,提出了基于網(wǎng)格部署模型的密鑰管理方案。該方案將部署區(qū)域劃分為互相不重疊的六邊形網(wǎng)格區(qū)域,基站為每個(gè)六邊形網(wǎng)格區(qū)域分配不同的密

3、鑰空間,使得任意相鄰的六邊形網(wǎng)格之間僅共享一個(gè)密鑰空間,而不相鄰的六邊形網(wǎng)格之間沒(méi)有相同的密鑰空間。然后根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的部署知識(shí)和已知的網(wǎng)格區(qū)域,為其預(yù)分配密鑰空間信息。待傳感器節(jié)點(diǎn)部署后,只有相鄰網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)共享的密鑰信息之間建立會(huì)話密鑰,其他則無(wú)法直接建立通信密鑰。與現(xiàn)有的多個(gè)密鑰預(yù)分配方案相比,該方案可使整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有完全連通性,降低了存儲(chǔ)密鑰信息的內(nèi)存消耗。此外,極大的增強(qiáng)了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的抗隨機(jī)攻擊和抗區(qū)

4、域攻擊的能力。
　　針對(duì)具有層次結(jié)構(gòu)的分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),提出一種基于二次型的混合密鑰管理方案。其將監(jiān)測(cè)的目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)互相不重疊的正方形區(qū)域。每個(gè)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)包括簇節(jié)點(diǎn)和成員節(jié)點(diǎn)。同一區(qū)域中的任何兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間,依托其在預(yù)分配階段所存儲(chǔ)的密鑰信息,通過(guò)改進(jìn)后的Blom方案建立起它們之間的會(huì)話密鑰對(duì),而不同區(qū)域間的會(huì)話密鑰只能通過(guò)簇節(jié)點(diǎn)建立。首先計(jì)算多元非對(duì)稱二次型的特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量,然后對(duì)特征值和特征向量