异构无线传感器网络组密钥管理方案设计

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1、第37卷第1期计算机工程2011年1月Vol.37No.1ComputerEngineeringJanuary2011·安全技术·文章编号：1000—3428(2011)01—0149—02文献标识码：A中图分类号：TP393异构无线传感器网络组密钥管理方案设计胡运松，单洪，马涛(电子工程学院网络中心，合肥230037)摘要：为解决大规模异构无线传感器网络组密钥更新能耗大、效率低的问题，提出一种基于拓扑信息的异构无线传感器网络组密钥管理方案。利用节点拓扑信息构建αβ密钥管理树，在密钥管理树的生成与更

2、新过程中对其进行结构优化，从而减少组密钥更新的能量消耗与更新时延。仿真实验表明，该方案是一种高效可扩展的组密钥管理方案，适合应用于异构无线传感器网络中。关键词：异构无线传感器网络；组密钥更新；拓扑树；密钥管理树GroupKeyManagementSchemeDesignforHeterogeneousWirelessSensorNetworkHUYun-song,SHANHong,MATao(NetworkCenter,ElectronicEngineeringInstitute,Hefei2300

3、37,China)【Abstract】TosolvethegreatenergycostandpoorefficiencyofgroupkeyupdatinginHeterogeneousWirelessSensorNetwork(HWSN),thispaperproposesagroupkeymanagementschemebasedontopologicalinformationforHWSN.Theschemetakestopologicalinformationofnodestobuilda

4、nαβkeymanagementtree.Intheprocessofgeneratingandupdating,thegroupkeymanagementtreemustbeoptimizedtodecreaseenergycostandupdatingdelay.SimulationexperimentsshowthattheschemeisanefficientandscalablegroupkeymanagementschemewhichissuitableforheterogeneousW

5、irelessSensorNetwork(WSN).【Keywords】HeterogeneousWirelessSensorNetwork(HWSN);groupkeyupdating;topologicaltree;keymanagementtreeDOI:10.3969/j.issn.1000-3428.2011.01.0511概述网络中的所有H-Sensor构成一个组(H-SensorGroup,HG)，由以提供安全、可靠的保密通信为目标的密钥管理方案和Sink负责生成组密钥。每个簇构成一个

6、子组(L-SensorGroup,协议的设计是无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,LG)，由簇首H-Sensor负责产生组密钥。本文的研究重点是WSN)安全最为重要、最为基本的研究领域[1]。随着WSN中LG组密钥管理，主要包括αβ密钥管理树生成和组密钥更新。面向组的应用不断增多，必须要实现安全的组通信，这就需2.1αβ密钥管理树生成要设计相应的组密钥管理方案。目前WSN中的组密钥管理αβ密钥树生成包括拓扑发现、拓扑学习和密钥树生成研究主要集中于同构无线传感器网络，还没有适

7、合异构无线3个阶段：拓扑发现阶段H-Sensor向L-Sensor发送拓扑发现传感器网络(HeterogeneousWirelessSensorNetworks,HWSN)数据包，L-Sensor确定自身的父亲节点；拓扑学习阶段特点的组密钥管理方案。文献[2]提出一种基于局部协作的分L-Sensor向H-Sensor发送其父亲节点的信息；密钥树生成阶布式组密钥管理方案；文献[3]提出一种基于密钥树标记算法段H-Sensor处理收到的信息，生成LG的组密钥。的批量密钥更新方法；文献[4]提出一种基于双

8、向Hash链的2.1.1拓扑发现阶段带自愈功能的集中式组密钥管理方案；文献[5]提出的逻辑密H-Sensor首先向簇内广播拓扑发现数据包(Topology钥层次(LogicalKeyHierarchy,LKH)是一种集中式组密钥管FindingMessage,TFM)，格式为(节点ID

9、距离H-Sensor跳数)。理方案，该方案采用逻辑密钥树，密钥树的根节点是组密钥，L-Sensor收到TFM后，将发送节点作为自己的父亲节点同时网络中有节点加入或离开时由中心节点进行密