基于部署信息的无线传感器网络密钥管理方案

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1、第35卷第6期计算机工程2009年3月Vol.35No.6ComputerEngineeringMarch2009·安全技术·文章编号：1000—3428(2009)06—0145—03文献标识码：A中图分类号：TP393基于部署信息的无线传感器网络密钥管理方案张聚伟，孙雨耕(天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要：在充分考虑无线传感器网络自身特点的基础上，针对现有无线传感器网络密钥管理中存在的问题，利用基于身份的加密算法，提出一个基于部署信息的无线传感器网络密钥管理方案(KMSBDK)。从该方案的安全性、连通性、可扩展性、有效性等方面进行分析，并与现有一

2、些典型方案进行比较。结果表明，KMSBDK有较好的性能。关键词：无线传感器网络；密钥管理；基于身份的密码系统KeyManagementSchemeforWirelessSensorNetworksBasedonDeploymentKnowledgeZHANGJu-wei,SUNYu-geng(SchoolofElectricalEngineering&Automation,TianjinUniversity,Tianjin300072)【Abstract】AccordingtothecharacteristicsofWirelessSensorNetworks(WSN)

3、andthedefectsincurrentkeymanagementschemes,akeymanagementscheme(KMSBDK)basedondeploymentknowledgeispresentedusingIdentity-BasedCryptography(IBC).Theschemeisanalyzedfromsecurity,keyconnectivity,scalabilityandefficiency.Comparedwithsomecurrentpopularschemes,KMSBDKachievesbetterperformance.

4、【Keywords】WirelessSensorNetworks(WSN);keymanagement;Identity-BasedCryptography(IBC)1概述基于身份的密钥体制(Identity-BasedCryptography,IBC)节点无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)由大量的公钥可由公开信息推导获得，无须对公钥进行认证，从而微型传感器节点组成，这些节点通过无线信号以一跳或多跳降低了计算复杂度和通信负载。文献[6]提出一个基于身份加的方式形成一个自组网，协作感知被监测区域的信息，并发密的无线传感器网络密钥管理方案

5、，该方案在安全性、健壮布给观察者。无线传感器网络在军事国防、生物医学、环境性等方面有一定的优势，但不能抵御克隆攻击。文献[7]提出监测等许多重要领域都有潜在的实用价值[1]。在实际应用中，将基于身份的密钥管理方案和地理信息相结合的密钥管理方安全问题较为重要，不同应用需要不同的安全等级。密钥管案LBKS，该方案具有很强的容侵能力，任何节点的受损都理是无线传感器网络安全中最重要、最基础的问题，有效的不会暴露其他节点的秘密，采用可靠的节点间认证机制，可密钥管理方案是其他安全机制如保密性、认证性、完整性、有效地防止Sybil,Sinkhole,Wormhole等的攻击；但节点预

6、分可用性、安全路由、安全定位等的基础[2]。配的主密钥k必须等待私钥生成后才能删除，如果k暴露，无线传感器网络的节点资源极端受限，一般部署在敌方则整个网络的机密信息都会被泄露。或野外等地方，易于被敌方俘获，没有认证中心。这些特点针对这些不足，本文基于IBC提出一个基于部署信息的使传统的密钥管理方案不能直接应用于传感器网络中。无线传感器网络密钥管理方案——KMSBDK。[3]2无线传感器网络分簇部署模型EschenauerL和GligorV提出随机密钥预分配方案，每个节点都从一个大的密钥池里随机选取一部分密钥作为密钥无线传感器网络节点一般通过飞机抛撒或者炮弹发射到环，抛撒

7、出去以后，只要任意2个节点之间有一对相同的密目标区域；本文将目标区域分为若干个目标子区域，然后对钥，即可建立起安全通道。该方案计算复杂度低，网络具有各个子区域分别部署传感器网络，节点部署目标区域模型如一定的扩展能力，实现简单，但对部分节点被俘获的抵抗性图1所示。差，攻破少数节点即可获取较多密钥，从而影响其他节点的这种抛撒方式在实际中合理可行，例如可通过直升机到[4]通信。ZhuSencun提出LEAP协议，LEAP协议的优点是任达部署子区域的每一个中心点进行抛撒，被抛撒的节点在子何节点的受损都不影响其他节点的安全，但其缺点是在节点部署后需