一种新的wsn密钥管理方案

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1、E—mail：info@CCCC．net．cnlSSN10o9—3044ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术http：／／www．dnzs．net．cnVo1．6，No．28，October2010，PP．7947—7949Tei：+86—551—56909635690964一种新的WSN密钥管理方案孙胜耀．王保胜(1．河南大学软件学院，河南开封450008；2．南阳理工学院计算机系，河南南阳473004)摘要：在无线传感器网络中，网络安全通信已逐步得到研究人员的重视，

2、由于传感器网络自身特点，传统的密钥管理方案，经过验证在WSN中很难得到应用，而密钥管理由于其特点是非常适合无线传感器网络安全机制技术，该文通过现有密钥管理方案的总结和分析的基础上提出了一种新的密钥管理方案，经过实验验证，该方案无论在安全上、密钥发现概率上，还是在密钥存储占用节点空间上都有很大的改进关键词：WSN；密钥管理；二元t次多项式；一次一密中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009—3044(2010)28—7947—03密钥管理最核心的工作就是如何建立可靠的密钥。传统的网络主要采取两种体

3、制：信任服务器模型(Centerofauthentication，CA)、密钥分l眄已中心模型(KeyDistributionCenter，KDC)或者是基于公钥体制密码技术算法；公钥体制对于大部分的WSN节点而言很难承受其算法的复杂度，从而也不太适合WSN；而密钥分配是一种非常适合WSN的密钥管理模型，该方式对节点的要求不高，儿在节点还未布嚣存实际的网络环境中时已经完成了密钥管理的大部分工作，系统开始运行过程中，只要求网络进行简单的协商和邻居节点的相互通信即可建立可靠的通信川。1密钥管理的分类从分配的极端

4、上来分析，WSN有两种密钥分配方案，分别是：主密钥模型和唯一密钥模型；研究人员在这两方案的基础上，设计出了一些适用较强的密钥预分配方案．主要可以分成以下i类I1．1随机预分配方案该方案的思想是来自于唯一密钥模型，假设网络中有N个点，j1：不要求每个节点保存其他(N—1)个节点的密钥，即不要求网络巾任何两个节点都具有共享的密钥，只要网络间通信概率达到一定的值即可。1．2确定性方案确定性方案来n于主密钥模型，即要求节点问的通信达到100％．其思想主要采取两种方式：密钥分配过程通过矩阵的方式，节点对之间配置密钥时

5、通过行列的认证发现共享密钥。1．3混合型方案混合方案的思想是前两种综合，为了保证网络的更加安全性，在确定性方案的基础上加入随机预分配方案，从而提高网络的抗攻击性和网络的拓展性。2几种密钥管理方案2。lq-composite随机密钥预分配方案的改进方案李红等l提出了基于划分区域的随机密钥预分配方案，是对q—composite随机密钥预分配方案的改进。该方案同q-composite方案一样同样需要经过三个阶段，分别为密钥预分配阶段，在该阶段加入划分区域的概念；第二阶段为密钥发现阶段，第三阶段为路径密钥建立阶段，

6、后两个阶段同q-composite分配方案一致，在这里只介绍密钥预分配阶段。基站首先生成一个大的密钥池，假设个数为S，同时密钥的标示ID也生成，然后开始全网划分成多个区域；对应的随机在密钥池中选取密钥组成密钥组，组的个数对应于区域的个数，则相邻分区之间子密钥空问有部分重叠，定义为重叠因子，用于分区间的通信，分区内的节点随机的从相应的子密钥池中选取密钥。2．2基于多项式密钥预分配方案宋强等Il提出了基于多项式密钥预分配方案．其思想来源于基于密钥管理方案的确定性方案该方案的思想来源于C．Blundo发表的“Pe

7、rfectly—securekeydistributionfordynamicconferences“，在该文献中提出的二元t次多项式的方法解决密钥预分配密钥破解的问题，把二元t次多项式作为节点间的密钥对，产生的规则为：定义在有限域F(q)的二元t次多项式满足对称性，即有t(x，y)=f(y，x)，每个节点具有其自身的唯一的标示ID，通过该ID可以计算和其他节点ID的共享密钥对ffID，ID’。根据算法的对称性，通信的节点对之间的密钥相同。在该方案中，网络中不同节点都保存不同于其他节点的的二元t次多项式，并

8、且该多项式中一元以自身的ID来表示，多项式可以表示为F(ID，x)，ID是节点的特征值，F(ID，x)的值表示和邻居节点共享的密钥计算。在该模型建立安全通信过程巾，节点只需要广播自身的lD，以及进行共享密钥的计算外，不需要任何的通信开销，并』=【保收稿日期：2~)10—07—16作者简介：孙胜耀(1980-)，河南大学软件学院，助教，硕士；王保胜(1982-)，南阳理工学院计算机系，助教，硕士。本栏目责任编辑：冯