一种改进的无线传感器网络密钥管理方案

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1、第37卷第24期计算机工程2011年12月Vol.37No.24ComputerEngineeringDecember2011···安全技术·安全技术···文章编号：：：1000———3428(2011)24———0123———03文献标识码：：：A中图分类号：：：TP393.08一种改进的无线传感器网络密钥管理方案周文粲，，，赵一鸣，赵一鸣(复旦大学软件学院，上海200433)摘摘摘要要要：要：：：在无线传感器网络中，针对已有动态更新密钥管理方案的无身份认证、可扩展性差等问题，提出一种实用的无线传感器网络密钥管理

2、方案。采用增加身份认证模块的方法，设计可行的新节点加入机制。分析结果表明，与原方案及同类密钥管理方案相比，该方案在保持安全高效的同时，具有更好的可扩展性和网络连通性。关键词：：：无线传感器：网络；密钥管理；一次一密；身份认证；可信服务器ImprovedKeyManagementSchemeforWirelessSensorNetworkZHOUWen-can,ZHAOYi-ming(SoftwareSchool,FudanUniversity,Shanghai200433,China)【【【Abstract】】】B

3、asedontheexistingdynamicallyupdatedkeymanagementschemeonWirelessSensorNetwork(WSN),thispaperimprovesitsflawofnoidentityauthenticationandweakscalabilitybyaddingidentityauthenticationmodulesandproposesanewkeymanagementschemeandafeasiblenewnodejoiningmechanismonW

4、SN.Comparedwiththeoriginaloneandsimilarkeymanagementschemes,thisschememaintainsefficiencywhileensuringhighersecurityandbringinginbetterscalability,networkconnectivityandotherfeatures.【【【Keywords】】】WirelessSensorNetwork(WSN);keymanagement;one-timepad;identityau

5、thentication;trustedserverDOI:10.3969/j.issn.1000-3428.2011.24.041总结以前提出并在WSN上应用的各种密钥管理机制，1概述无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)是一种主要存在如下问题：预分配机制的连通性差，对节点的存储特殊的Ad-hoc网络，近年来得到人们的极大关注，它具有快要求高；采用地理位置信息密钥分配机制，部署时密钥配置速展开、抗毁性强、无需固定网络支持等优点，在军事侦察、工作繁重，部署较慢，网格间连通性差，节点部署

6、出错就无环境监测、交通管理等领域很实用。法正常工作。而且它们都不能保证网络的全连通性。传感器节点往往部署在无人看护、甚至是敌对的环境文献[5]中的类似一次一密的动态可更新会话密钥管理中，因此安全问题非常重要，节点间的通信必须加密，但传方案(下称动态更新密钥方案)，满足部分要求，但存在一定感器节点受到能源、计算能力、存储空间及通信能力的限制，的安全隐患以及不完整性，本文在它的基础上做了一些改导致WSN上的密钥管理机制和传统无线网络有很大差异。进，在保证安全性的前提下仍能实现密钥管理的高效性以及近年来，一系列WSN上的

7、密钥管理方案被提出，根据良好的连通性。本文方案建立在这样的事实基础上：即实际密钥体制可分为对称和非对称方案。由于非对称体制资源消上由于WSN节点通信距离能力的限制，节点只能与相邻节耗过大，即使是计算效率较高和存储要求较低的ECC体制，点直接通信并建立通信密钥。也与对称密钥体制差距很大，使得它在WSN中的应用受到2预备知识极大限制。由于无线传感器网络自身的特点，无线传感器网络密钥[6]在对称加密体制中，又分为信任服务器模式和预分配模管理方案主要的评价指标有连通性、抗毁性、负载和可扩式。其中，预分配体制应用最为广泛，有

8、随机预分配、确定展性。性预分配和基于数据结构预分配之分。提出次数最多的是随(1)连通性：通过节点安全连通概率来衡量连通性，即节机预分配密钥管理方案，最初由文献[1]提出方该案，被其他点部署以后任意2个节点之间建立对密钥的概率。人不断改进，继而有q-Composite随机密钥预分配方案、多(2)抗毁性：某些节点被捕获后，攻击方能破坏的节点个密钥空间随机密钥预分