無線傳感器網(wǎng)絡的密鑰管理研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種由大量部署到監(jiān)測區(qū)域進行感知和采集信息的無線傳感器節(jié)點組成的新型網(wǎng)絡。目前,傳感器網(wǎng)絡已經(jīng)在數(shù)據(jù)收集、軍事監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療應用、智能交通、機器人控制、危險區(qū)域的遠程控制等領域得到廣泛應用。
　　通常,無線傳感器節(jié)點具有體積小、價格便宜的優(yōu)點,但在電池容量、內(nèi)存容量、計算能力、通信范圍等方面具有一定的局限性,因此經(jīng)常遭受各種攻擊。因此,安全性便成為

2、無線傳感器網(wǎng)絡研究中優(yōu)先考慮的問題。通過加密機制進行通信可以達到一定的安全性?？紤]到被捕獲的傳感器節(jié)點可能會泄露其所包含的密鑰信息,而在由大量傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡中,我們很難防止傳感器節(jié)點被捕獲。因此,所設計的密鑰管理方案必須能夠抵抗捕獲攻擊。
　　針對集中式的無線傳感器網(wǎng)絡,本文結(jié)合Blom方案,提出了基于網(wǎng)格部署模型的密鑰管理方案。該方案將部署區(qū)域劃分為互相不重疊的六邊形網(wǎng)格區(qū)域,基站為每個六邊形網(wǎng)格區(qū)域分配不同的密

3、鑰空間,使得任意相鄰的六邊形網(wǎng)格之間僅共享一個密鑰空間,而不相鄰的六邊形網(wǎng)格之間沒有相同的密鑰空間。然后根據(jù)傳感器節(jié)點的部署知識和已知的網(wǎng)格區(qū)域,為其預分配密鑰空間信息。待傳感器節(jié)點部署后,只有相鄰網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點能夠根據(jù)共享的密鑰信息之間建立會話密鑰,其他則無法直接建立通信密鑰。與現(xiàn)有的多個密鑰預分配方案相比,該方案可使整個傳感器網(wǎng)絡具有完全連通性,降低了存儲密鑰信息的內(nèi)存消耗。此外,極大的增強了無線傳感器節(jié)點的抗隨機攻擊和抗區(qū)

4、域攻擊的能力。
　　針對具有層次結(jié)構(gòu)的分布式無線傳感器網(wǎng)絡,提出一種基于二次型的混合密鑰管理方案。其將監(jiān)測的目標區(qū)域劃分為多個互相不重疊的正方形區(qū)域。每個區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點包括簇節(jié)點和成員節(jié)點。同一區(qū)域中的任何兩個傳感器節(jié)點之間,依托其在預分配階段所存儲的密鑰信息,通過改進后的Blom方案建立起它們之間的會話密鑰對,而不同區(qū)域間的會話密鑰只能通過簇節(jié)點建立。首先計算多元非對稱二次型的特征值及其對應的特征向量,然后對特征值和特征向量