基于区域的异构无线传感器网络密钥管理

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1、第5期孙知信等：P2P安全重叠网络模型研究·9·基于区域的异构无线传感器网络密钥管理马春光，尚治国，王慧强（哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：密钥管理是无线传感器网络中极具挑战性的安全问题之一。在随机密钥预分配方案的基础上，提出一种利用节点部署知识和已知区域信息的异构无线传感器网络密钥预分配方案，并分别从网络连通性、节点内存需求和安全性等方面对方案进行性能评价和模拟仿真。结果表明，相比现有密钥管理方案，本方案能提高网络的连通性，减小节点所需存储空间，并增强网络抗攻击

2、能力。关键词：异构无线传感器网络；密钥管理；密钥预分配；安全中图分类号：TP309.7;TP393.08文献标识码：A文章编号：1000-436X(2009)05-0074-08Domain-basedkeymanagementforheterogeneouswirelesssensornetworksMAChun-guang,SHANGZhi-guo,WANGHui-qiang(CollegeofComputerScienceandTechnology,HarbinEngineeringUnive

3、rsity，Harbin150001,China)Abstract:Keymanagementwasoneofthemostchallengingsecurityproblemsinwirelesssensornetworks.Basedontherandomkeypre-distributionscheme,anewschemewasproposedforheterogeneouswirelesssensornetworksusingdeploymentknowledgeofthenodeandt

4、hepriorareadeploymentinformation.Theperformanceevaluationandsecurityanalysisshowthatcomparedwithexistingkeymanagementschemes,thekeymanagementschemecansubstantiallyimproveanetwork’sconnectivitywithlowcomplexity,significantlyreducethestoragerequirementan

5、denhancethenetworkresilienceagainstnodecapture.Keywords:heterogeneouswirelesssensornetworks;keymanagement;keypre-distribution;security第5期马春光等：基于区域的异构无线传感器网络密钥管理·81·1引言收稿日期：2007-05-31；修回日期：2009-03-09基金项目：国家自然科学基金资助项目（90718003）；国家高技术研究发展计划（“863”计划）基金资助项目

6、（2007AA01Z401）；国家博士后科学基金资助项目（20070410896）；黑龙江省博士后科研启动基金资助项目（LBH-Z06027）；哈尔滨工程大学基础研究基金资助项目（HEUFT05067）FoundationItems:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(90718003);TheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina(863Program)(2007AA01

7、Z401);ThePostdoctorsScienceFoundationofChina(20070410896);ThePostdoctorsScienceFoundationofHeilongjiangProvince(LBH-Z06027)；TheScienceFoundationofHarbinEngineeringUniversity(HEUFT05067)近年来，随着无线传感器网络的广泛应用，使其安全性显得尤为重要。由于传感器节点在计算能力、存储空间、电源能量和无线通信范围方面的限制，使

8、其不宜采用公钥密码[1]第5期马春光等：基于区域的异构无线传感器网络密钥管理·81·和传统网络中使用的基于可信第三方的密钥分配协议，应采用对称密码技术、低功耗的认证机制和散列函数。目前普遍认为可行的方法是采用密钥预分配模型，该模型是指在节点部署前，把需要的密钥或密钥原材料预先安装到节点中。密钥预分配模型有多种实现方法，最简单的方法是所有节点共享一个主密钥和每个节点存储它与其他节点间的共享密钥，前者对节点的内存需求最低，安全性最差，后者对节点的内存需求高，网络可扩展性差