基于双混沌映射的密钥预分配方案

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1、第37卷第18期计算机工程2011年9月Vol.37No.18ComputerEngineeringSeptember2011···安全技术·安全技术···文章编号：：：1000———3428(2011)18———0160———04文献标识码：：：A中图分类号：：：TP393.08基于双混沌映射的密钥预分配方案王培东，，，丛轶姝，丛轶姝，，，梁丽丽，梁丽丽(哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，哈尔滨150080)摘摘摘摘要要要要：：：：现有无线传感器网络中密钥管理方案无法同时获取理想的网络安全连通性和网络抗毁性。针对该问题，提出一种基于双混沌映射的密钥预分配方案，利用

2、混沌映射产生具有良好随机性和自相关性能的混沌序列形成密钥池，仅需向节点预分发数量较少的密钥标识，就能够以较高的概率建立密钥连接。改进节点会话密钥的生成方式，降低密钥被破译的可能性。理论分析和模拟实验证明，该方案具备较高的网络连通性和抵制俘获攻击的能力。关键词：：：无线传感器网络：；密钥预分配；双混沌映射；混沌序列；密钥池KeyPre-distributionSchemeBasedonDoubleChaoticMapWANGPei-dong,CONGYi-shu,LIANGLi-li(CollegeofComputerScienceandTechnology,Harbi

3、nUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China)【【【Abstract】】】Inaccordancewiththeexistingproblemthattherandomkeypre-distributionschemeofwirelesssensornetworkcannotacquirethehighnetworkconnectivityprobabilityandreachstrongresilienceagainstthenodescompromisesimultaneously,anovelkeypr

4、e-distributionschemebasedondoublechaoticmapisproposed.Inthescheme,thechaoticmapisintroducedtogeneratethechaossequencewithgoodrandomnessandself-correlationproperty.NodesonlyneedtopreloadafewIDkeysinthepoolandcanestablishpair-wisekeysamongstallthesensornodeswithhighprobability.Inaddition,

5、thisschemeimprovesthemethodtogeneratethesessionkey,reducestheprobabilityofthekeybeingcracked.Thetheoreticalanalysisandsimulationexperimentsshowthatthewholenetworkcanaffordthebestsecuritytothenodecaptureattackandperformgoodabilityinnetworkconnectivity.【【【Keywords】】】WirelessSensorNetwork(

6、WSN);keypre-distribution;doublechaoticmap;chaoticsequence;keypoolDOI:10.3969/j.issn.1000-3428.2011.18.0531概述2.1Logistic映射与Henon映射(1)Logistic映射无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)在军事Logistic映射是一个典型的非线性混沌方程，其定义国防、环境监测、生物医疗、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景[1]。安全是WSN最基本的一项服务，特别是WSN被如下：部署在无人触及或容易受损或被俘获的环境时，保证

7、WSNxn+1=µxn(1−xn)的安全性更是应该优先考虑的问题。而密钥分配是无WSN其中，xn∈(0,1)；控制参数µ∈(0,4]。当3.5699456<µ≤4安全研究中最重要、最具挑战性的问题之一，因此，密钥管时，由该映射产生的序列呈现出混沌态。理已成为WSN领域的一个研究热点。(2)Henon映射由于传感器网络节点能量非常有限，传统的安全协议和其方程定义如下：保护机制无法直接应用于无线传感器网络。针对其特殊性，x=+1y−ax2k+1kk(1)国内外研究者已提出了许多相应的无线传感器网络的密钥管y=bxk+1k理方案，比较著名的有基本