基于ecc的无线传感器网络密钥管理协议

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1、第36卷第3期计算机工程2010年2月Vol.36No.3ComputerEngineeringFebruary2010·安全技术·文章编号：1000—3428(2010)03—0142—03文献标识码：A中图分类号：TP393基于ECC的无线传感器网络密钥管理协议蹇波，郭永辉，罗长远，李伟(解放军信息工程大学电子技术学院，郑州450004)摘要：针对无线传感器网络在电量、计算能力和内存容量等方面的局限性，基于椭圆曲线密码体制，提出一种适用于无线传感器网络的密钥管理协议，给出通信密钥建立、新节点加入以及节点密钥更新与回收的实现过程。从协议的安全性、抗

2、毁性和效能方面进行性能分析，实验结果表明该协议具有较强的可扩展性与抵抗攻击能力。关键词：无线传感器网络；密钥管理；椭圆曲线密码体制；密钥回收KeyManagementProtocolforWSNBasedonECCJIANBo,GUOYong-hui,LUOChang-yuan,LIWei(InstituteofElectronicTechnology,PLAInformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450004)【Abstract】AimingatthelimitationofWirelessSensorN

3、etwork(WSN)inpower,computationandstorage,thispaperpresentsakeymanagementprotocolbasedonEllipticCurveCryptosystem(ECC)forWSN.Itgivestheaccomplishedcourseswhichconsistsofbuildingcommunicationkey,addingnewnode,renewingandrecyclingkey.Theperformanceofsecurity,resilienceandefficienc

4、yareanalyzed,experimentalresultsindicatethatthescalabilityandresilienceoftheprotocolismuchbetter.【Keywords】WirelessSensorNetwork(WSN);keymanagement;EllipticCurveCryptosystem(ECC);keyrecycling1概述法速度快、占用内存少和抗攻击能力强等优点。本文以椭圆无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)是多学曲线密码体制为基础，提出一种适用于WSN的

5、新密钥管理科高度交叉的研究热点领域，在军事和民用方面有着广泛的协议，该协议可以完成通信密钥协商，还能够动态增加节点、应用。同时，WSN受到窃听、欺骗、注入、重放、拒绝服务更新和回收密钥。[1](DoS)、HELLO扩散法、陷阱区等安全威胁，如何保证WSN2基于ECC的密钥管理协议安全已成为通信和信息技术领域研究的热点和难点。假设WSN中有且仅有一个基站，基站是安全的，不存密钥安全是网络安全机制的基础。由于WSN中节点在在失效问题，每个节点可以感知邻近节点，在初始阶段传感能量、计算能力和通信带宽等方面的限制，因此其密钥管理器节点具有一定的抵抗外部入侵的

6、能力(即在一定时间范围面临许多困难和挑战。简单的密钥分配方法是所有节点事先内节点是安全的)。存储一个相同的对称密钥，每个节点均使用这个密钥进行通2.1系统初始化信，若某一个节点被攻破，则全网络都被攻破。在部署WSN前，部署服务器为基站与每个节点进行初文献[2]提出WSN的随机密钥预分配方案(E-G方案)，其始化设置。选定安全的椭圆曲线E，E上阶为的基点nG，主要思想是：在节点部署前，每个节点从同一密钥池中随机定义曲线上的点加与标量乘运算。节点持有选取一定数量的密钥，使得任何2个节点之间以某一概率至Public={,,,}EGnH(H为单向散列函数)、

7、公私钥对、临时初始密钥K、节点标志(用节点公钥表示，即Am安全通道迂回建立。对称密钥，具有计算量小的特点，但对IDP=K)以及超时计时器。基站持有除超时计时器以外普AA称密钥需要预分配，这就限制了WSN增加节点和更新密钥通节点的信息，同时还存储网络中所有节点的公私钥对。等动态性操作。非对称密钥可以很好地满足WSN动态性的2.2通信密钥建立要求，但需要更多的资源开销。随着大规模集成技术的发展，节点在被布置到目标区域后，首先启动超时计时器，然传感器的计算能力、存储能力与能量都有了很大提高

8、，通过后建立通信密钥，具体过程分为3步：有效控制，非对称密码体制中部分方法可以应用于WSN中。(1)节点A选