基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理方案

针对现有无线传感器网络密钥计算量过大、存储空间过多和管理不够灵活的问题,在基于分簇的网络拓扑结构基础上,引入虚拟网格技术,提出基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理方案。在簇头与活动节点之间采用基于簇基密钥的预分配策略进行通信,在簇头之间采用基于Blom矩阵并结合随机数的对密钥进行通信,该方案能在活动节点或簇头被捕获或能量耗尽时实现密钥的动态更新。与现有方案相比较,此方案能动态更新密钥,有着更好的安全性并具有良好的扩展性。     

簇状WSN的分层密钥管理方案

有效的密钥管理方案是实现无线传感器网络安全通信的关键。针对簇状结构无线传感器网络自身的一些特性,本文提出一种簇状无线传感器网络的分层密钥管理方案。在本方案中,分别在簇内和簇间采用不同的密钥管理体制,簇内通信密钥利用中国剩余定理生成,在将复杂计算转交给基站的同时。降低了组密钥的存储空间;簇间通信密钥借助BLOM矩阵的思想生成,有效地提高了簇头节点抗击俘获的能力。通过对比分析,该方案有效地节省了节点的能童,每个节点不需要存储大量的共享密钥,而是按照不同的传输信息和安全需求存储相应类型的密钥。并提供了较强的可扩展性、网络的可靠性、高效性等安全性能。     

一种改进的环形分簇无线传感器网络密钥管理方案

针对分簇无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)能量不均衡、连通率低和效率低等问题,提出一种方形环状密钥管理方案,详细描述了密钥管理全过程,包括：初始化、簇节点身份信息(identity document, ID)、簇间密钥管理、簇内密钥管理、节点通信、密钥更新和节点加入与退出等。其中,簇间密钥管理使用改进椭圆曲线迪菲-赫尔曼密钥交换(elliptic curve Diffie-Hellman key exchange, ECDH)的密钥协商方案,簇内密钥管理使用基于中国剩余定理的密钥分配方案。形式化安全分析证明方案的正确性和安全性,对多种已知攻击的非形式化分析证明方案可抵抗各种安全攻击;能耗分析表明方案具有较低的存储、计算和通信开销。因此,该方案在兼顾安全性的同时能有效降低能耗,适用于资源受限的WSN。     

基于中国剩余定理和LU矩阵的传感器网络密钥预分配方案

针对典型分簇式传感器网络密钥预分配方案连通性和抗毁性差、节点开销大的问题,结合中国剩余定理和LU矩阵提出了一个密钥预分配方案.该方案簇头节点与簇内节点间的通信密钥运用中国剩余定理建立,而簇头节点之间以及簇头节点和基站间的通信密钥采用LU矩阵生成,这样既克服了运用中国剩余定理建立通信密钥的单一性问题,又克服了采用LU矩阵生成通信密钥节点开销大的缺陷.方案支持节点加入与撤销,簇内节点加入与撤销时方案分别满足后向和前向安全性.与典型密钥预分配方案相比,该方案以占用一个密钥存储空间的簇内节点开销和较少的簇头节点开销既实现了网络100%的连通性,又实现了网络完全抗毁性.     

基于中国剩余定理的传感器网络簇内密钥共享

针对层次型无线传感器网络,提出一种新颖的密钥共享方案,利用中国剩余定理来解决簇头与簇成员之间的共享密钥对建立问题.通过实验与理论分析证明,该方案与其它方案相比具有以下优点:1)存储最优,只要求每个传感器节点存储2个密钥,且存储开销与网络规模无关;2)网络全连通,任何一对簇头-簇成员节点都能够建立1个全网唯一的共享密钥;3)计算开销和通信开销低;4)网络能够抵抗物理捕获节点攻击和共谋攻击.     

无线传感器网络簇结构中基于IBE的组密钥管理方案

探讨了已有一些组密钥管理方案的优缺点,提出了基于无线传感器网络分簇结构的组密钥管理方案,将簇头作为密钥管理器,采用基于IBE改进的算法来安全分发组密钥.对方案的可行性,安全性和性能进行了理论分析,结果表明方案具有良好的综合性能.     

一种无线传感器网络组播密钥管理方案

在无线传感器网络中,为了得到所监测区域的准确信息,保护节点间进行安全通信至关重要,因此,针对现存方案的不足,提出一种基于分组的密钥管理方案,节点部署后,实现了节点间通信密钥的建立,分析结果表明,该方案适用于大规模的无线传感器网络,在保证节点间安全通信的同时,提高了网络的连通性.     

WSN中节点可移动场景下分簇式组密钥管理方案

针对无线传感器网络中节点能否移动的问题,结合中国剩余定理和椭圆曲线密码体制相关理论,提出了一种WSN中节点可移动场景下的分簇式组密钥管理方案.网络采用簇内分组思想,将组密钥管理分为2级,一级管理为簇头节点管理本簇内组长节点,二级管理为组长节点管理组内成员节点.其中一级管理采用中国剩余定理理论产生簇密钥,将计算量转交给基站,同时也节省了节点的存储开销;二级管理采用椭圆曲线密码体制产生组密钥,且每个小组共享的组密钥各不相同.移动节点重新加入网络时,由预加入簇的簇头节点对移动节点的历史更新信息进行确认,并对其数字签名进行验证,确定身份合法后将其分配给簇内成员尚有空缺的组.实验和分析结果表明,该方案中传感器节点存储开销低、能耗低,且用较小的开销实现了较高的安全性,更适合节点资源受限且易遭受攻击的无线传感器网络.     

基于双线性对的分簇WSN密钥协商和认证协议

利用双线性对灵活和简便的特点,提出基于双线性对的分簇WSN密钥协商和认证协议,针对分簇无线传感器网络实现安全有效的管理。该协议基于节点身份和轮值实现节点间的双向身份认证,能保持会话密钥的新鲜,从而提高网络的安全性。仿真实验表明,该方案能够有效提高网络的安全性,且具有通信开销小的特点。     

适用于大规模无线传感器网络的分布式组密钥管理方案

当节点资源受限且处于敌对环境中时,无线传感器网络极易受到攻击且易被俘获。对基于簇协作的密钥管理方案进行了改进,提出一种适用于大规模无线传感器网络的分布式组密钥管理方案。利用距离最近的邻居头节点间的相互协作来实时更新组密钥,降低敌手利用妥协节点对网络进行的攻击的几率。当妥协节点个数低于门限值时,由本组头节点发起组密钥更新;当妥协节点个数高于门限值时,由邻居组头节点协作告知基站和其他邻居头节点:该组已妥协,切断与其通信,要求重新布置该组节点;当妥协节点为头节点时,由最近的邻居头节点协作其他邻居节点在该组内选取新的头节点。网络中为每个组分配不同的多项式,与整个网络使用同一个多项式相比,抗共谋攻击能力增强;网络中增加了自愈机制,通过设置相关参数,可以改变网络的自愈性。实验结果表明:每组成员节点的数量增加到一定值时,头节点的通信开销趋于平稳。因此,该方案适用于具有多个不同自愈性需求等级的大规模网络。     

基于簇的无线传感器网络密钥管理方案

为提高无线传感器网络安全强度,通过分析已有的典型密钥管理方案,结合具体的应用领域,提出一种基于簇的无线传感器网络密钥管理方案（CKMS:Cluster\|based Key Management Scheme）。该方案包括5种类型密钥与密钥更新机制,同时支持网络扩展。相对现有的密钥管理方案,此方案具有较小的通信开销和计算开销,占用较少的存储空间并且连通性好。     

An Efficient Key Management Protocol for Wireless Sensor Networks

Key management is a fundamental security service in wireless sensor networks. The communication security problems for these networks are exacerbated by the limited power and energy of the sensor devices. In this paper, we describe the design and implementation of an efficient key management scheme based on low energy adaptive clustering hierarchy（LEACH） for wireless sensor networks. The design of the protocol is motivated by the observation that many sensor nodes in the network play different roles. The paper presents different keys are set to the sensors for meeting different transmitting messages and variable security requirements. Simulation results show that our key management protocol based-on LEACH can achieve better performance. The energy consumption overhead introduced is remarkably low compared with the original Kerberos schemes.     

异构分组无线传感器网络密钥管理机制

针对异构分组无线传感器网络结构和应用特点,在加密通信中使用组密钥和对密钥.组密钥使用基于双向散列链自愈组密钥分发方法按会话进行更新.网络中有直接通信需求的节点间都以双线性对方式建立对密钥.对密钥与组密钥相结合,以非交互方式按会话进行更新.分析表明：方案支持节点插入和撤销,安全高效,资源开销合理,适用于无线传感器集中式管理网络.     

一种基于QR分解增强安全性的DSN密钥配置方案

提出了一种基于矩阵QR分解的分布式传感器网络密钥生成配置方案.在该方案中,节点广播的是标识符和正交Q矩阵的行向量而不是密钥本身,攻击者无法获取明文密钥信息;节点在收到其它节点发送的密钥建立信息后再进行正交性验证,进一步增强了网络的安全性.     

一个基于单向散列函数的实用等级密钥管理方案

针对等级角色的权限管理和访问控制,形式化地定义与分析了等级密钥管理问题,提出了一个基于单向散列函数的实用的等级密钥管理方案。该方案允许各等级角色自主选择主密钥,并利用安全的单向散列函数和公开的辅助参数构造角色间的等级权限关系,其密钥生成与密钥推导过程简单快捷,能够有效地满足等级系统权限管理的安全需求。与目前已有的等级密钥管理方案相比较,密钥推导效率及存储开销均有所优化,同时能够更好地适应等级角色访问控制的动态变化。     

一种高连通率的传感器网络密钥预分配方法

密钥管理是无线传感器网络安全的基础,其中密钥预分配是可行性比较高的密钥管理方法,节点之间的共享密钥的概率一直是密钥预分配中比较重要的性能指标,可是现有的无线传感器网络密钥预分配方案大多存在节点间密钥共享概率低或者共享概率不稳定的问题.结合Blom对称多项式,通过改进TD方法,提出了一种改进的密钥预分配方法,该方法能够实现稳定的节点间高密钥共享概率,从而保证了无线传感器网络的安全连通,此外该方法还具有灵活易变的特性,可以改变传感器分组数目以及传感器存储的密钥个数,满足实际需求.     

一种带验证和撤销的组密钥分发方案

提出一种在无线传感器网络中具有正确性验证和头结点撤销功能的组密钥更新方案. 通过建立组密钥之间的冗余关联,实现了在不增加结点负担的情况下,合法结点利用当前广播消息和自身秘密恢复丢失的组密钥. 利用撤销多项式实现对结点和头结点的撤销,此外还能提供密钥的正确性验证. 分析表明,在没有增加计算开销和通信开销情况下本方案具有更好的安全性.