An Efficient ECDSA-Based Signature Scheme for Wireless Networks

Wired equivalent security is difficult to provide in wireless networks due to high dynamics, wireless link vulnerability, and decentralization. The Elliptic Curve Digital Signature Algorithm（ECDSA） has been applied to wireless networks because of its low computational cost and short key size, which reduces the overheads in a wireless environment. This study improves the ECDSA scheme by reducing its time complexity. The significant advantage of the algorithm is that our new scheme needs not to calculate modular inverse operation in the phases of signature generation and signature verification. Such an improvement makes the proposed scheme more efficient and secure.     

基于I-ECDSA的无线传感器网络广播认证协议研究

分析了椭圆曲线密码体制应用于无线传感器网络的可行性,提出一种基于I-ECDSA的无线传感器网络广播认证协议.新协议充分利用ECDSA的优点,避免ECDSA签名和认证过程中复杂的求逆运算,同时借助一密一钥的加密特性,确保了协议的安全性和时效性.     

考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法设计

传统方法设计无线传感网络路由中,往往忽略了节点的能量消耗以及不同节点能耗的差异性,导致出现节点分布不均匀、路由平衡度较差、整体开销成本较大、能耗高等问题。为此,提出了考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法。构建节点能耗模型,建立无线传感网络梯度和传感器节点之间的信息素,结合蚁群算法求解整体能耗模型,实现无线传感网络平衡路由的算法设计。实验结果表明,所提方法可提高无线传感网络中节点的均匀分布能力,降低整体能耗开销,减少能量消耗,有效实现无线传感网络平衡路由的算法设计。     

OvBNN authentication based on cooperative signature for wireless sensor networks

The universality of the application of wireless sensor networks( WSN) makes more attention be paid on the security problem. Node authentication is not only the basis of network security,but also the premise of key management and secure routing protocol. Although the signature mechanism based on symmetric encryption is high in energy efficiency,it is vulnerable to be attacked and there is a time delay during authentication. Traditional public key encryption mechanism with improvement in security brings in complex algorithm and costs much time,which is not suitable for WSN. In this paper,a signature authentication mechanism,an optimized variant Bellare Namprempre Neven( OvBNN) is presented to quickly complete the authentication by mutual cooperation between nodes so as to make the nodes use the intermediate calculation results of their neighbor nodes directly.Simulation results show that the proposed mechanism is superior to traditional authentication mechanisms both in energy consumption and authentication time.     

混合式无线传感器网络能量有效路由协议研究

针对LEACH和PEGASIS两个经典路由协议在节点节能方面存在的不足,且只适用于小规模无线传感器网络,提出一种可应用于大规模网路中的混合式路由算法。该算法综合了LEACH和PEGASIS路由协议,它先根据LEACH分簇,并选举能量较多的节点充当簇头,属于同一簇内的节点形成一个链,簇内节点只和邻居节点通信,从而减少了簇...     

Lightweight Trusted Security for Emergency Communication Networks of Small Groups

Public communication infrastructures are susceptible to disasters. Thus, the Emergency Communication Networks(ECNs) of small groups are necessary to maintain real-time communication during disasters. Given that ECNs are self-built by users, the unavailability of infrastructures and the openness of wireless channels render them insecure. ECN security, however, is a rarely studied issue despite of its importance. Here, we propose a security scheme for the ECNs of small groups. Our scheme is based on the optimized Byzantine Generals' Problem combined with the analysis of trusted security problems in ECNs. Applying the Byzantine Generals' Problem to ECNs is a novel approach to realize two new functions, debugging and error correction, for ensuring system consistency and accuracy. Given the limitation of terminal devices, the lightweight fast ECDSA algorithm is introduced to guarantee the integrity and security of communication and the efficiency of the network. We implement a simulation to verify the feasibility of the algorithm after theoretical optimization.     

抵御无线传感器网络中的重放攻击

分析当前无线传感器网络中抵御拒绝服务攻击的各种方案,分别存在安全性不强、误差较大、能耗较高,以及内存需求较大等问题。这些方案不适合安全性要求较高但资源严格受限的传感器节点。提出一种轻量注册认证算法,该算法采用移位加密技术,通过＂注册-查询＂机制,抵御重放攻击,确保网络的基本安全。通过仿真实验,证实该算法在存在较多恶意节点情况下,仍具有较高的认证率和数据新鲜性,并与其它方案在网络能耗方面进行对比,也显示出明显的优势。     

基于信任云的簇化层次式WSN安全路由方法

如何能量高效地保障无线传感网的路由安全一直是一个巨大的挑战。提出一种基于信任云的簇化层次式无线传感网安全路由算法(trusted cloud-based secure routing algorithm,TC-SRA),建立基于信任云的无线传感网安全骨架,通过簇化层次式拓扑实现网络节点的高效管理,从兼顾能效和安全的角度提升无线传感网的路由性能。仿真测试结果表明,所提出的算法不仅为无线传感网的路由安全实现提供了新思路,而且能有效控制网络节点的能耗,保障网络生命周期。     

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.     

一种基于超帧机制的Zigbee时间同步算法研究与实现

对于几乎所有无线传感器网络应用来说,时间同步是非常重要的.由于无线传感器网络的多节点、低功耗等特点,一种合适的时间同步算法的实现尤为关键.以自主研发的硬件平台为基础,设计并实现了一种适用于Zigbee无线通信协议的单跳和多跳网络的时间同步算法,并给出了详细的算法分析及实现流程.实验结果表明所提出的时间同步算法在Zigbee单跳及多跳信标网络中均有良好的性能表现,满足了Zigbee协议低功耗、高同步精度的要求,在实现Zigbee休眠节能机制的同时,算法达到了较高的时间同步精度.     

移动无线传感器网络中空间复用性分析

网络拓扑结构是上层算法的基础,对无线传感器网络性能起着决定性作用.针对动态无线传感器网络拓扑结构的变化造成的空间复用问题进行了论述,量化描述了移动无线传感器网络空间复用率,并在此基础上提出了移动无线传感器网络连接拓扑的特征.研究结果对设计移动无线传感器网络MAC层协议具有重要的参考价值.     

ZigBee无线传感器网络在瓦斯监控系统中的应用

为了提高煤矿瓦斯监控系统的安全性和稳定性,采用符合ZigBee技术的芯片CC2430,设计了煤矿瓦斯监控系统.该系统采用典型的无线传感器网络结构,以基于分簇的能量控制路由算法,降低了网络系统的能耗,延长了网络使用寿命.分析表明,ZigBee技术在煤矿瓦斯监控系统中应用,可有效地减少煤矿安全事故的发生,降低井下人员的伤亡,保证系统传递信息的实时性和有效性.     

无线传感器骨干网络路由算法

针对当前无线传感器骨干网络路由算法无法平衡能耗和数据传输之间的矛盾, 导致无线传感器骨干网络路由的数据传输时延较大, 无线传感器网络吞吐量较小的不足, 以提高无线传感器网络整体性能为目标, 设计一种新的无线传感器骨干网络路由算法. 首先分析无线传感器网络的工作原理, 并建立相应的路由模型; 然后引入机器学习算法对无线传感器骨干网络路由中的无线传感器节点能量进行实 时预测, 选择能量大的无线传感器节点进行数据传输, 构建能量消耗最小的无线传感器骨干网络路由; 最后与其他无线传感器骨干网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 该算法的无线传感器骨干网络路由能耗较小, 无线传感器网络数据传输可靠性高, 加快了无线 传感器网络数据传输速度, 无线传感器骨干网络路由整体性能明显优于其他对比算法.     

移动Ad Hoc网络基于椭圆曲线密码体制的安全性研究

安全性是限制移动Ad Hoc网络广泛应用的主要瓶颈；Ad Hoc网络的安全问题表现为密钥生成、密钥管理和路由安全方面．基于椭圆曲线的密码体制以其更短的密钥长度以及较低的资源需求，更适合应用于资源有限的Ad Hoc环境中、对移动Ad Hoc网络，首先给出基于椭圆曲线密码体制的GDH、3协议产生组密钥的方案；其次利用椭圆曲线密码体制实现安全路由协议SAODV(Securing Ad Hoc on—demand distance vector muting)，并通过试验进一步验证了方案的可行性．     

基于移动代理的无线传感器网络路由算法研究

在无线传感网络中,簇的划分以及簇内节点访问顺序对网络生存周期具有重要影响。为了提高分簇网络生存周期,提出一种分簇融合的方法。采用ISODATA聚类法实现网络的分簇,在簇内由移动代理对数据进行融合。将移动代理路由归结为一个优化问题,采用蚁群算法求出移动代理迁移的最优路径序列。实验以能耗和网络延时作为评价指标,结果表明该算法可以有效的降低网络能耗,提高网络生存周期。     

基于指标选择和加权融合的无线传感器网络安全风险评估

为提高无线传感器网络安全风险评估的准确性, 提出一种基于指标选择和加权融合的无线传感器网络安全风险评估模型. 首先建立无线传感器网络安全风险评估的指标体系, 并采用灰色关联分析法选择一些对评估结果有重要贡献的指标; 然后根据关联度对重要的无线传感器网络安全风险评估指标进行加权, 采用支持向量机拟合无线传感器网络安全风险变化特点, 并引入粒子群优化算法优化支持向量机参数; 最后与其他模型进行对比测试, 测试结果表明, 该模型获得了比对比模型更优的无线传感器网络安全风险评估结果, 评估正确率超过95%, 且提升了无线传感器网络安全风险评估效率.     

基于指标选择和加权融合的无线传感器网络安全风险评估

为提高无线传感器网络安全风险评估的准确性, 提出一种基于指标选择和加权融合的无线传感器网络安全风险评估模型. 首先建立无线传感器网络安全风险评估的指标体系, 并采用灰色关联分析法选择一些对评估结果有重要贡献的指标; 然后根据关联度对重要的无线传感器网络安全风险评估指标进行加权, 采用支持向量机拟合无线传感器网络安全风险变化特点, 并引入粒子群优化算法优化支持向量机参数; 最后与其他模型进行对比测试, 测试结果表明, 该模型获得了比对比模型更优的无线传感器网络安全风险评估结果, 评估正确率超过95%, 且提升了无线传感器网络安全风险评估效率.     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

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。     

Research on stateful public key based secure data aggregation model for wireless sensor networks

Data aggregation technology reduces traffic overhead of wireless sensor network and extends effective working time of the network,yet continued operation of wireless sensor networks increases the probability of aggregation nodes being captured and probability of aggregated data being tampered.Thus it will seriously affect the security performance of the network.For network security issues,a stateful public key based SDAM (secure data aggregation model) is proposed for wireless sensor networks (WSNs),which employs a new stateful public key encryption to provide efficient end-to-end security.Moreover,the security aggregation model will not impose any bound on the aggregation function property,so as to realize the low cost and high security level at the same time.