基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议.pdf

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1、第24卷第4期传感技术学报V0l_24No．42011年4月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．2011Steiner．BasedHierarchicalSecureMulticastProtocolf0rWirelessSensorNetworkFANRong，PANXuezeng，FUJianqing。PINGLingdi(1．CollegeofComputerScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou310029，China)Abstract：Bya

2、pplyingmulticasttechnology，theenergyconsumptioncanbesignificantlyreduced，andthelifetimeofnodescanbeextendedinquery—basedwirelesssensornetworks．Themuhicastprotocolforlarge—scalewirelesssensornetworksfromexistingliteratureisusuallylowperformanceandlowsafety．Forthisre

3、ason，asteiner·basedhierarchicalsecuremuhicastprotocolforwirelesssensornetworkisproposed．Themainideaofproposedprotocolisbasedonsteinertreeandclustertopology．Muhicasteficiencycanbeimprovedsincehigh—eficiencyofsteinertreeandhigh—scalabilityofclusteringarecombined．Besi

4、des，theenergyconsumptionofnodescanbebalanced，andthelifetimeofnetworkcanbeextended．Furthermore，theprotocoladoptssecurecommunicationmechanismtopreventfromvariesnetworkattacksandensurethedatasecurity，integrityandverifiability．Basedontheanalysisandsimu—lationresults，it

5、isshownthattheproposedprotocolissuitableforlarge—scalewirelesssensornetworks．Keywords：wirelesssensornetwork；steinertree；cluster；securemulticastEEACC：6150Pdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．04．025基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议术范容，潘雪增，傅建庆，平玲娣(浙江大学计算机科学与技术学院，杭州310029)摘要：在

6、基于查询的无线传感器网络中，组播技术的应用可大幅减少传感器节点的能量消耗，延长节点寿命。针对大型无线传感器网络组播协议性能不高，且易遭受攻击等问题，提出了基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议。该协议主要运用Steiner树与分簇网络的思想，将Steiner树的高效性与簇的高扩展性相结合，提高了无线传感器网络组播效率，均衡了网络能量消耗，延长了网络生命周期，并在此基础上加入安全通信机制，以抵御各种网络攻击并确保组播数据的安全性、完整性与可验证性。最后通过理论证明及模拟实验表明本协议适用于大规模无线传感器网络，

7、具有较低能耗及较高安全性。关键词：无线传感器网络；Stelner树；簇；安全组播中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004-1699(2011)04-0601-08无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，例如在海洋环境监测中，监测海水化学指标的传感器WSN)是由一组具有路由功能的廉价微型传感器节节点大部分时间处于休眠状态，只有当有查询到来的点所组成，并依靠无线通信技术形成一个多跳、自治时候才开始检测周围环境并报告数据，或者由信息收的系统¨J。传感器网络被广泛应用于军事、环境监集者发送设置命令以

8、满足不同的应用场景。因此当测、城市交通、智能家居等领域。在可预见的未发送类似数据时，通过组播的方式可以大幅降低传感来，随着与传感器网络相关的硬件技术与软件技术器节点的能量消耗，从而延长其失效时间J。的不断发展，无线传感器网络必将深入到人类生活针对组播通信效率与安全性的问题，本文提出的方方面