一种高效的无线传感器网络密钥管理方案

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1、第37卷第11期计算机工程2011年6月Vol.37No.11ComputerEngineeringJune2011·安全技术·文章编号：1000—3428(2011)11—0160—04文献标识码：A中图分类号：TP393.08一种高效的无线传感器网络密钥管理方案12贺超英，马行坡(1.中南林业科技大学计算机与信息工程学院，长沙410004；2.中南大学信息科学与工程学院，长沙410083)摘要：利用传感器节点部署后的地理知识信息，并结合矩阵理论提出一种新的密钥管理方案。给出密钥预分配方法和节点部署方法，描述密钥建

2、立过程，介绍当新节点加入时以及旧节点离开时的密钥管理方法。论证分析表明，在该方案中节点的计算复杂度及节点之间的通信开销被降低到常量级，具有较好的可扩展性和安全性。关键词：无线传感器网络；矩阵理论；部署知识；密钥管理；安全因子EffectiveKeyManagementSchemeofWirelessSensorNetworks12HEChao-ying,MAXing-po(1.SchoolofComputerandInformationEngineering,CentralSouthUniversityofFores

3、tryandTechnology,Changsha410004,China;2.SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)【Abstract】Anewkeymanagementschemebasedonthematrixtheoryandthedeploymentknowledgeisproposed.Themethodsofkeydistributionandnodesdeployment

4、aregiven,theprocessofkeyestablishmentisdiscussedindetail,thewayofkeymanagementwhenthenewnodescomeinortheoldnodescomeoutisintroduced.Proofanalysisshowsthatthecomplexityofcomputingandtheoverheadofcommunicationoftheschemearereducedtoaconstantlevel,ithasperfectsecu

5、rityandscalability.【Keywords】WirelessSensorNetwork(WSN);matrixtheory;deploymentknowledge;keymanagement;securityfactorDOI:10.3969/j.issn.1000-3428.2011.11.0551概述点之间建立的对称密钥都是安全的。但是当被捕获结点个数随着微电子机械系统技术的发展，大规模无线传感器网超过λ时，网络中所有密钥都会被破解。本文将Blom等人络得到越来越广泛的应用，这些应用主要包括目标跟踪

6、、环提出的基于矩阵的密钥预分配方案和地理信息结合起来，提境监测、数据收集等。传感器网络是由许多个小的传感器节出一种高效密钥预分配方案。点组成，传感器节点具有存储容量小、计算能力低、电源容2无线传感器网络密钥管理方案量有限以及通信范围相对较短的特点。正是由于上述特点，本文将Blom的密钥预分配方案和传感器网络的部署知许多传统网络里面的方案和协议都不适合传感器网络。识相结合，提出了一种新的无线传感器网络密钥管理方案。目前，针对传感器网络的研究有很多，其中传感器网络该方案共分为4个阶段：密钥预分配阶段，传感器节点部署的安全

7、性问题成为近几年无线传感器网络的研究热点。密钥阶段，密钥直接建立阶段和密钥间接建立阶段。管理是安全性研究的基础，许多安全方面的研究如虚假数据依据文献[3]，可行的节点部署模型主要分为3种：混合过滤、安全的路由协议、数据汇聚的安全性研究等都需要借网格模型，边界网格模型和分散网格模型。本文采用边界网助于安全的密钥管理方案。以往的研究成果表明，密钥预分格模型，并在该模型的基础上做了修改。配方案简单易行，很适合无线传感器网络。然而，密钥分配为便于描述，首先定义初始网格以及密钥空间的概念。方案仍有一些问题需要解决。最早提出密钥

8、预分配理论的是定义1把一个大的矩形网络区域划分成m×n个大小相[1]Eschenauer和gligor，该理论的主要思想是令每一个传感器等的矩形区域，其中的每一个矩形区域称为初始网格。节点都从一个相同的密钥池里面选择K个密钥，相邻节点通把每个初始网格中所包含的区域分为3类：第1类区域过共享密钥发现来寻找两节点之间相同的密钥，通过这些相为包含在初