基于视觉密码与随机消息的WSN密钥管理方案-论文.pdf

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1、基于视觉密码与随机消息的WSN密钥管理方案I-圜无线传感网络(re。esssensnetwork,wsN)普遍在开放性较强的环境中使用，且传感节点分布范围广、网络动态性强，所以wsN的安全问题极为突出。_本丈利用视觉密码和传输信息的随机性构造一种适合于无线传感网络的密钥管理：>>鳓誉息密孝椴更新：1概述用新的密钥进行通信。该方案未考虑节点加入和退出的惰无线传感网络(wireIesssens。rnetw。rk，wsN)是况，未进行密钥的动态更新，且仅实用于静态网络。文献由很多无线传感节点和若干个基站组成，节点将感知到的点撤销时的组密钥，密钥生

2、命周期结束或新节点加入时和数据传送给基站，基站汇聚并整合搜集到的信息，通过卫用对称密钥算法更新组密钥。该算法可抵御仿冒攻击、星或Intemet将数据传送给用户。目前WSN广泛应用于军谋攻击，具有前向性安全，但其传输能耗高，运算量大，事、建筑物监测、环境监测、医疗卫生、农业等领域。由不具有后向性安全。文献【6】利用节点的ID和共享密钥K∈于无线传感网络普遍在开放性较强的环境中使用，且传感计算每个节点的主密钥和节点对的初始点对密钥。簇密节点以自组网络的方式构成，所以基站或传感节点要确保是簇头利用非簇头节点提供的随机密钥做异或后得到。谚接收的数据

3、是来自网内合法节点，能识别出发送信息的源协议在密钥形成或更新的过程中传输能耗较高，-H-熙州计~用预置的管理密钥实现首轮密钥的更新，之后节点问将2预备知识基于视觉密码与随机消息的WSN密钥管理方案2．1视觉密码个像素P若它为白色，则从集合H。中等概率挑出一个视觉密{-Svcs(VisualCryptographyScheme)是由矩阵来对该像素加密；其中第一行构成第一个影子图像中Naor~13Shamir在1994年的欧洲密码学会议上提出的。的像素块，第二行对应第二个影子图像中的像素块。若P，，它是一种新型的密码技术，具有解密简单、计算量小

4、、满为黑色，则从集合H中等概率挑出一个矩阵来对该像素加足无条件安全等优势。其基本思想是将秘密图像编码到n密；矩阵中的一行是像素P，在影子图像中对应的像素块。个影子图像(分享图像)中，并将影子图像分别赋给n个重复上述操作，直至P中所有像素都被加密为止。参与者；解密时只需k(k

5、，并计算叠加图像中每个像素块的汉明重量W可得到n幅影子图像。为此可构建一个nm的加密矩阵A=(v)。按公式2．1判断恢复图像中该像素点的颜色。所得(A。．)，对于秘密图像中的任意一个元素P．可随机(等图像就是恢复图像。概率)选择矩阵A中的任一行来进行扩充，得到像素P在第一幅影子图像中对应的像素块；在剩余的n-1行中随机3基于视觉密码和随机消息的密钥管理方案(等概率)选择一行来扩充，可得到像素Pij在第二幅影子囡3．1参数预分配图像中对应的像素块；重复n次就对像素P．．进行了n次分困协议基于普通的无线传感网络模型，~pWSN中包含囡解。对秘密

6、图像P中所有元素做上述操作，就得到P对应一个基站和众多的普通节点；基站需要存储与所有节点的园的n幅影子图像。通信密钥，普通节点存储与邻居节点的通信密钥。系统初在加密矩阵A中，A．．=O表示扩展了一个白色的子像始化时，首先随机生成一个C位的随机数Rk，由Rk构成一素，A；。=1表示扩展了一个黑色的子像素。矩阵A的第i行为幅二值图像P，对P做(2，n)的视觉密码分懈，将分解秘密图像P中一个像素在影子图像中对应的子像素块。对得到的n幅影子图像S．(__1，2，⋯．．n)保存在每个传感A中某一列的所有元素做或运算，其值w(V)叫像素块的节点中。另外

7、在每个传感节点中再保存一些信息，以实现汉明重量。后面的密钥更新。即：传感节点的网络标识ID、对称加密解密时将k个影子图像重叠，计算每个像素块的汉明和解密函数EN()和DE()、公共的阈值m(m为密钥重量。其中d为门限值，即恢复图像中的像素被认为是黑使用次数的阈值)、参数t(循环移位次数)。系统为每色还是白色的灰度临界值；a为对比度，指解密图像中原个节点i分配一个C位的随机无符号整数R_。，作为今后节始黑白像素对应的灰度值与像素扩展度m的比值。一般情点与基站更新密钥的基础。况下a的值随m的增加而增加。3．2首轮密钥更新W(V)>d时，恢复图像

8、中该像素点为黑色；网络部署完成后，节点i广播消息(“hello”、ID．、W(V)