無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組密鑰管理研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，用于協(xié)作的探測(cè)、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)也是一種資源非常受限的網(wǎng)絡(luò)，資源的限制包括節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、內(nèi)存容量、電能限制以及網(wǎng)絡(luò)的帶寬、無(wú)線傳輸能力等等。許多應(yīng)用于軍事、緊急救災(zāi)等場(chǎng)合的傳感器網(wǎng)絡(luò)需要安全組通信支持，然而由于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身資源的限制，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)的組密鑰管理面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文著重研究傳感器網(wǎng)絡(luò)中的組密鑰管理問(wèn)題。 本文首先分析和比較了現(xiàn)有的傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)組密鑰管理方案。在此基礎(chǔ)上，本文從提高組密鑰管理方案的安全性，降低網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)開(kāi)銷和通信開(kāi)銷的角度考慮，基于門限秘密共享機(jī)制和組密鑰分量更新機(jī)制提出了一種分布式的組密鑰管理方案。該方案使得只有組中的合法節(jié)點(diǎn)才能存儲(chǔ)一個(gè)有效的組密鑰分量。組密鑰更新時(shí)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)和一定數(shù)目的鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作生成新的組密鑰。同時(shí)，為了防止妥協(xié)節(jié)點(diǎn)的合謀攻擊問(wèn)題，引入組密鑰分量更新機(jī)制實(shí)現(xiàn)合法節(jié)點(diǎn)組密鑰分量的更新。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和傳感器網(wǎng)絡(luò)中

3、現(xiàn)有的組密鑰管理方案相比，分布式方案具有較高的安全性，同時(shí)也降低了組密鑰更新時(shí)網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)開(kāi)銷和通信開(kāi)銷。但是，在該方案中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的組密鑰更新過(guò)程完全相同，其計(jì)算開(kāi)銷和通信開(kāi)銷仍然較大。針對(duì)分布式方案存在的不足，本文基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)對(duì)分布式方案進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于簇的組密鑰管理方案。與分布式方案相比，新的組密鑰僅由簇頭協(xié)同其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)生成，并通過(guò)安全路徑分發(fā)給簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于簇的組密鑰管理方案在與分布