無線傳感器網(wǎng)絡組密鑰管理研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡是一種由大量傳感器節(jié)點構成的網(wǎng)絡，用于協(xié)作的探測、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知的信息。傳感器網(wǎng)絡也是一種資源非常受限的網(wǎng)絡，資源的限制包括節(jié)點的計算能力、內存容量、電能限制以及網(wǎng)絡的帶寬、無線傳輸能力等等。許多應用于軍事、緊急救災等場合的傳感器網(wǎng)絡需要安全組通信支持，然而由于傳感器網(wǎng)絡自身資源的限制，使得傳感器網(wǎng)絡的組密鑰管理面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文著重研究傳感器網(wǎng)絡中的組密鑰管理問題。 本文首先分析和比較了現(xiàn)有的傳

2、感器網(wǎng)絡組密鑰管理方案。在此基礎上，本文從提高組密鑰管理方案的安全性，降低網(wǎng)絡的存儲開銷和通信開銷的角度考慮，基于門限秘密共享機制和組密鑰分量更新機制提出了一種分布式的組密鑰管理方案。該方案使得只有組中的合法節(jié)點才能存儲一個有效的組密鑰分量。組密鑰更新時，節(jié)點通過和一定數(shù)目的鄰居節(jié)點進行協(xié)作生成新的組密鑰。同時，為了防止妥協(xié)節(jié)點的合謀攻擊問題，引入組密鑰分量更新機制實現(xiàn)合法節(jié)點組密鑰分量的更新。理論分析和仿真實驗結果表明，和傳感器網(wǎng)絡中

3、現(xiàn)有的組密鑰管理方案相比，分布式方案具有較高的安全性，同時也降低了組密鑰更新時網(wǎng)絡的存儲開銷和通信開銷。但是，在該方案中，每個節(jié)點的組密鑰更新過程完全相同，其計算開銷和通信開銷仍然較大。針對分布式方案存在的不足，本文基于傳感器網(wǎng)絡的分層結構對分布式方案進行改進，提出了一種基于簇的組密鑰管理方案。與分布式方案相比，新的組密鑰僅由簇頭協(xié)同其簇內節(jié)點生成，并通過安全路徑分發(fā)給簇內節(jié)點。理論分析和仿真實驗結果表明，基于簇的組密鑰管理方案在與分布