基于组合设计和身份加密的分簇无线传感器网络密钥管理方案

针对现有分簇式无线传感器网络密钥管理方案中存在的健壮性差、簇头节点抗俘获性差和可扩展性差等问题,结合组合设计和基于身份密码体制的思想,提出一种新的密钥管理方案。采用组合设计的方法构造每个簇的密钥池,使簇内节点均共享一个密钥。簇内节点使用椭圆曲线密码体制建立簇内对密钥,簇头节点使用基于身份密码体制建立簇头之间对密钥。该方案支持节点动态变化。性能分析表明,与现有的分簇式密钥管理方案相比,该方案具有良好的健壮性、簇头节点抗俘获性、可扩展性和较低的系统开销。     

无线传感器网络对称密钥建立方案

传感器网络的固有特点要求密钥建立方案既要达到一定的安全性标准又要高效。基于密钥池的密钥预分配方案虽然比较适合无线传感器网络,但节点的安全链路连通率不高。基于双变量多项式的密钥预分配方案具有高连通率的特点,但安全性存在缺陷。为此,将基于多项式的密钥建立方案与基于密钥池的密钥建立方案相结合,提出一种新的密钥建立方案。分析和实验表明,该方案在安全性、安全链路连通性、可扩展性、有效性等方面和现有一些典型方案相比有较大的提高。     

传感器网络多密钥空间分层密钥预分配方案

提出一种传感器网络多密钥空间分层密钥预分配方案。该方案把部署区域划分为正六边形网格,将节点分成不同的簇,密钥空间划分为与簇相对应的子集;簇头节点之间采用多密钥空间随机预分配方案进行共享密钥发现,簇头节点与普通节点间则采用单项散列计算的方式计算共享密钥。性能分析和仿真结果表明,该方案在连通率及抗捕获攻击方面有较好的性能改善,通信和存储开销预算较合理。     

一种改进的无线传感器网络密钥管理方案

在无线传感器网络中,针对已有动态更新密钥管理方案的无身份认证、可扩展性差等问题,提出一种实用的无线传感器网络密钥管理方案。采用增加身份认证模块的方法,设计可行的新节点加入机制。分析结果表明,与原方案及同类密钥管理方案相比,该方案在保持安全高效的同时,具有更好的可扩展性和网络连通性。     

基于分簇的无线传感器网络密钥预分配方案

在无线网络传感器防止虚假攻击保证网络安全问题的研究中,针对无线传感器网络中的安全和提高系统识别认证能力问题,为了实现无线传感器网络中的安全通讯,需要对传感器节点间传递的信息进行加密.传统网络中使用的密钥分配策略,并不适用于无线传感器网络.分析了已有无线传感器网络密钥分配方案的特点.为了提高网络通信的安全性,尤其是在部分传感器节点被捕获后整个网络的健壮性,在分配方案基础上,采用一种分簇网络体系的密钥预分配方案.实验结果保证了连通率,节约存储空间,证明适用于现有的无线传感器网络.     

基于能量树的无线传感器网络密钥管理方案

有效的密钥管理方案是实现传感器网络安全通信的前提。针对分簇式无线传感器网络,提出一种基于能量树的密钥管理方案。将网络中节点按树型结构进行管理,并将每个节点的能量值作为树中各边的权值,树根按权值分发不同的秘密信息。簇头间通信密钥借助Blom矩阵的思想生成。分析表明,该方案有效地节省了节点的能量,并提供了较强的可扩展性、节点的抗捕获性和网络的可靠性等安全性能。     

基于 IBC的无线传感器网络层簇式密钥管理方案*

密钥管理是无线传感器网络中关键安全技术之一。无线传感器网络的密钥管理由于布置位置、计算量有限、存储能力有限,使得设计面临许多挑战。在分析无线传感器网络安全需求的基础上,针对无线传感器网络密钥管理问题,运用层簇式网络结构,通过身份加密方式,进行节点合法性认证,完成基站与簇头,簇头与节点之间的密钥,保证无线传感器网络安全通信。通过安全性分析和效能分析,该密钥管理方案较好的满足无线传感器网络的安全需求,降低通信开销,有效地解决密钥管理的问题。     

基于簇的三维水声传感器网络的密钥管理方案

在基于簇的三维水声传感器网络中,将布置区域划分为多个正方体的簇空间。在簇头节点间,提出通过相对坐标位置产生节点间的验证对称密钥;在簇内节点间,提出通过改进的对称多项式方法产生节点间的验证对称密钥。网络中的节点进行通信交流时都是采用基于对称矩阵的通信对称密钥,实现节点间的通信全连通。相比于传统的传感器网络密钥管理方案,本方案能够实现节点撤销和密钥更新,具有较高的可扩展性、可靠性和较低的开销。由于事先采用了轻量级节点认证机制,本方案能够很好地抵御节点间信息交流时的DoS攻击,特别是汇聚攻击。由于采用了三维密钥,本方案比单一的单向哈希链方法能更加有效地抵御簇头节点妥协。     

基于可信基站和HASH函数的WSN密钥管理方案

针对现有的基于二元多项式或q-composite的密钥管理方案存在的被捕获率高和网络连通率低的缺点,提出了一种基于可信基站产生三元多项式密钥和HASH函数的WSN密钥管理方案;首先,采用层次型分簇路由协议将整个WSN监测区域划分为簇,然后,由可信基站产生三元多项式密钥,并将其分配给簇头,当任意两簇头之间共享的多项式密钥超过q时可以进行通信,并通过HASH函数来生成对应的通信密钥,有效地隐藏了节点的部分密钥信息;理论研究和仿真试验结果表明:文中方法能有效地实现网络的密钥管理,较其他方法相比,具有网络连通率高和抗捕获能力强的优点,具有一定的优越性。     

基于部署信息和通信密钥的无线传感器网络密钥管理

为了进一步增强无线传感器网络的连通性与安全性,提出一种基于六边形的无线传感器网络的随机密钥部署方案,该方案采用了六边形区域部署法和密钥替换机制;在密钥预分配阶段,通过六边形网格的部署方式在提高了网络的连通率;在密钥建立阶段,通过网络节点的标识信息,将节点对的密钥替换成通信密钥,并删除原密钥.理论分析和实验数据表明:与经...     

An energy-driven unequal clustering protocol for heterogeneous wireless sensor networks

Due to the limitation of energy resources, energy efficiency is a key issue in wireless sensor networks (WSNs). Clustering is proved to be an important way to realize hierarchical topology control, which can improve the scalability and prolong the lifetime of wireless sensor networks. In this paper, an energy-driven unequal clustering protocol (EDUC) for heterogeneous wireless sensor networks is proposed. EDUC includes an unequal clustering algorithm and an energy-driven adaptive cluster head rotation method. The unequal size of clusters can balance the energy consumption among clusters, and the energy-driven cluster head rotation method can achieve the balance of energy consumption among nodes within a cluster, which reduces the waste of energy. Simulation experiments show that EDUC balances the energy consumption well among the cluster heads and prolongs the network lifetime.     

基于多Sink的长链状无线传感器网络功率控制算法

长链状无线传感器网络常用于矿井、隧道等特殊场景,传统的无线传感器网络由于只有一个Sink,应用在长链状无线传感器网络中容易造成Sink周围区域出现“热区”现象,影响网络整体生存期,为了解决上述问题,降低长链状无线传感器网络的整体能耗,延长网络生存期,提出一种多Sink分布式功率控制算法,该算法引入多Sink的网络结构,同时采用非均匀成簇的思想,将多Sink网络结构和分簇的Voronoi scoping路由算法进行结合,为每个Sink分配最优的通信半径和发射功率,将各Sink作为簇头,对网络进行分簇,从而在保证网络覆盖率的前提下,优化网络拓扑,仿真结果表明,该算法在连通度、能耗有效性、分簇干扰和网络性能上具有优势,可以有效的降低网络整体能耗、延长网络生存期。     

最小转发能量的传感拓扑算法

如何有效利用能量、延长网络生命周期是无线传感器网络技术研究的重要问题。提出了一种转发能量最小的无线传感拓扑算法MEFP（Minimal Energy-Forward Protocol）,算法减少成簇的通信开销,在网络中簇半径区域内仅产生一个簇头,保证了分簇的均匀;在普通节点加入簇的过程中,选择转发功耗最小的簇头加入,避免迂回发送数据,降低了能量消耗。仿真结果证明MEFP能够有效地延长网络的生命周期。     

无线传感网中基于LEACH的节能方案

节能技术是目前无线传感网研究的热点问题。文中基于LEACH提出了一个新的无线传感网的节能方案MIMOLEACH。在方案中,簇与簇之间,簇与源节点之间传递信息是通过MIMO协作通信来完成的。与传统现有的方案相比,文中设计提出的方案的区别在于：在无线传感网选择簇头节点和协作节点的过程中,每个节点的位置和剩余能量都会被考虑进来。综合信道情况和目标分组差错率等多种因素,将最终确定参与协作通信的节点个数。将MIMO-LEACH与传统方案比较后发现,新方案在节能方面有所提高。     

基于多项式和分组的无线传感器网络密钥管理方案*

提出一种结合多项式计算和分组设计的无线传感器网络密钥管理方案。使用多项式计算生成节点间的共享密钥对来增强网络的安全性能,引入分组的方法来提高网络连通概率,弥补基于多项式方法的不足;同时采用新的分组模式,将节点的网络标志符划分为组标志符和组内节点标志符,根据需要扩展节点标志符的范围来增加网络最大规模。结果证明本方案在网络安全性、连通性以及节点负载方面达到了一种较好的平衡。     

异构传感器网络的分布式能量有效成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间.研究了异构传感器网络中成簇算法在节省能量方面的性能,提出一种适应异构无线传感器网络的分布式能量有效的成簇方案.此方案基于节点剩余能量与网络节点的平均能量的比例来选举簇头节点.较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.模拟实验结果显示,与现有的重要成簇方案相比,新的成簇算法在异构网络下提供了更长的网络生存时间和更大的网络有效吞吐量.     

基于反克隆机制的WSN区域密钥分发

针对无线传感网安全管理领域中存在的密钥生成困难、节点抗俘性能较差等不足,提出了一种基于反克隆机制的WSN区域密钥分发算法。首先,基于区域成型存在的簇头-簇节点的分层特性,采用反克隆机制进行节点层次认证,引入正交机制进行节点密钥分发,降低因簇头-簇成员节点信息交互不畅而导致的安全抖动风险。随后,采取密文非对称传输方式进行密钥冲激响应,通过逆向分发进一步降低密钥被破解的概率,减少安全确认过程中存在的信令频繁收发现象。仿真结果表明：与当前常用的WSN安全领域常用的基于多项式和矩阵的无线传感器网络密钥管理安全方案算法(Polynomial and Matrix Based Key Management Security Scheme in Wireless Sensor Networks, P-MB算法)和基于块LU分解的无线传感器网络密钥预分配算法(Key Pre-distribution Approach Using Block LU Decomposition in Wireless Sensor Network, PD-BLU算法)相比,本算法可显著降低节点被俘获的概率,减少网络信令传...     

基于数据融合的无线传感器网络林火监控算法

针对无线传感器网络在林火监控应用中存在的问题,提出了一种分层聚簇数据融合算法。簇内传感器节点使用加权平均法对原始数据进行数据级融合处理,以消除原始数据中的冗余成分,减少从簇内传感器节点到簇头节点的通信量;簇头节点采用D-S证据理论建立识别框架,通过对本簇成员的反馈信号进行决策级融合处理,提高了火灾事件的识别精度和网络的鲁棒性。实验结果表明,该算法能有效消除无线传感器网络的冗余数据,并能够在失效节点数不超过总节点数40%的情况下正确工作。     

T-LEACH: The method of threshold-based cluster head replacement for wireless sensor networks

In wireless sensor networks, power is the most essential resource because each sensor node has limited batteries. Many kinds of existing clustering protocols have been developed to balance and maximize lifetime of the sensor nodes in wireless sensor networks. These protocols select cluster heads periodically, and they considered only ‘How can we select cluster heads energy-efficiently?’ or ‘What is the best selection of cluster heads?’ without considering energy-efficient period of the cluster heads replacement. Unnecessary head selection may dissipate limited battery power of the entire sensor networks. In this paper, we present T-LEACH, which is a threshold-based cluster head replacement scheme for clustering protocols of wireless sensor networks. T-LEACH minimizes the number of cluster head selection by using threshold of residual energy. Reducing the amount of head selection and replacement cost, the lifetime of the entire networks can be extended compared with the existing clustering protocols. Our simulation results show that T-LEACH outperformed LEACH in terms of balancing energy consumption and network lifetime.