一种基于二次型的无线传感器网络密钥管理方案

针对现有的基于多项式的密钥预分配管理方案受限于节点间密钥共享率和网络连通率等问题,文中提出了一种基于二次型的无线传感器密钥管理方案.该方案突破现有二元t次对称多项式建立共享密钥的思路,引入多元非对称二次型多项式,利用二次型特征值与特征向量之间的关系,分析证明二次型正交对角化的特性,生成密钥信息,节点则通过交换密钥信息实现身份认证,生成与邻居节点之间独立唯一的会话密钥.性能分析表明,与现有的密钥管理方案相比,方案在抗俘获性、连通性、可扩展性、通信开销和存储开销上有较大的改进.     

适合于无线传感器网络的混合式组密钥管理方案

针对无线传感器网络中经常出现节点加入或退出网络的情况,提出了一种安全有效的混合式组密钥管理方案.多播报文的加密和节点加入时的组密钥更新,采用了对称加密技术;而系统建立后,组密钥的分发和节点退出后的组密钥更新,采用了基于身份的公钥广播加密方法.方案可抗同谋、具有前向保密性、后向保密性等安全性质.与典型组密钥管理方案相比,方案在适当增加计算开销的情况下,有效降低了节点的存储开销和组密钥更新通信开销.由于节点的存储量、组密钥更新开销独立于群组大小,方案具有较好的扩展性,适合应用于无线传感器网络环境.     

无线传感器网络中具有撤销功能的自愈组密钥管理方案

在有限域F_q上构造基于秘密共享的广播多项式,提出一种具有节点撤销功能的组密钥更新方案.同时,基于单向散列密钥链建立组密钥序列,采用组密钥预先更新机制,容忍密钥更新消息的丢失,实现自愈.分析表明,在节点俘获攻击高发的环境中,方案在计算开销和通信开销方面具有更好的性能.     

移动ad hoc网络预分配非对称密钥管理方案

为了降低移动ad hoc网络非对称密钥管理中的通信开销,基于组合公钥思想,将ElGamal方案与预分配密钥方式相结合,提出一种基于身份的预分配非对称密钥管理方案(PAKMS)。该方案通过私钥生成中心为节点预分配主密钥子集及基于时间获得节点密钥更新的方式,从方法上降低了移动ad hoc网络非对称密钥管理中的通信开销;私钥生成中心为节点预分配主密钥子集的方式也使节点在网络运行阶段不再依赖私钥生成中心为节点分配和更新密钥。由此,弱化了基于身份密钥管理中存在的私钥托管问题对网络安全的影响。与典型方案对比分析表明,该方案在提供节点密钥更新服务的情况下能够有效降低网络通信开销。此外,对方案的安全性进行了详细证明。     

一种无状态的传感器网络密钥预分配方案

 在无线传感器网络中,节点被敌方捕获以后将泄露节点内存储的群组密钥等秘密信息,所以需要建立一种安全高效的群组密钥管理系统来及时对被捕获节点进行撤销,以保证无线传感器网络中群组通信的安全.提出一种基于逻辑密钥树结构的密钥预分配方案,群组控制者和密钥服务器(GCKS)为逻辑密钥树中每一逻辑节点分配一个密钥集,每一sensor节点对应一个叶节点,以及一条从该叶节点到根节点的路径,GCKS将该路径上所有节点的密钥植入sensor节点.节点撤销时,GCKS将逻辑密钥树分成互不相连的子树,利用子树中sensor节点的共享密钥进行群组密钥的更新.分析表明本方案满足无状态性,以及正确性、群组密钥保密性、前向保密性和后向保密性等安全性质,具有较低的存储、通信和计算开销,适用于无线传感器网络环境.     

WSN中同构模型下动态组密钥管理方案

研究了同构网络模型的组密钥管理问题,首次给出了一个明确的、更完整的动态组密钥管理模型,并提出了一种基于多个对称多项式的动态组密钥管理方案。该方案能够为任意多于2个且不大于节点总数的节点组成的动态多播组提供密钥管理功能,解决了多播组建立、节点加入、退出等所引发的与组密钥相关的问题。该方案支持节点移动,具有可扩展性,并很好地解决了密钥更新过程中多播通信的不可靠性。组成员节点通过计算获得组密钥,只需要少量的无线通信开销,大大降低了协商组密钥的代价。分析比较认为,方案在存储、计算和通信开销方面具有很好的性能,更适用于资源受限的无线传感器网络。     

改进的无线传感器网络密钥预分发方案

针对现有的无线传感器网络密钥预分发方案密钥易泄露,不可追溯泄密传感器节点等产生的信息泄露问题,新方案改进了已有的基于多项式密钥预分发方案,将节点位置信息和身份信息引入传输信息的路径中,并经过密钥更新及管理说明,连通性和安全性分析。证明新方案提高了已有方案的抗捕获性,易于基站即时发现捕获节点,即时进行调整和明确所接收到的信息的来源。易于用在军事领域及不安全环境中进行信息监测及传输。     

基于区域的异构无线传感器网络密钥管理

密钥管理是无线传感器网络中极具挑战性的安全问题之一.在随机密钥预分配方案的基础上,提出一种利用节点部署知识和已知区域信息的异构无线传感器网络密钥预分配方案,并分别从网络连通性、节点内存需求和安全性等方面对方案进行性能评价和模拟仿真.结果表明,相比现有密钥管理方案,本方案能提高网络的连通性,减小节点所需存储空间,并增强网络抗攻击能力.     

基于双向散列链具有撤销能力的自愈组密钥分发机制

提出了一种MANET中基于双向散列链具有撤销能力的自愈组密钥分发机制.通过建立会话密钥之间的冗余关联,实现了在不增加管理节点负担的情况下,合法节点利用当前广播信息和自身秘密信息自主恢复由于网络原因遗失会话的组密钥.利用撤销多项式管理者实现了对节点的撤销能力,此外赋予节点与其生命期相对应的秘密掩码值集合.安全分析和效率分析表明在保证安全属性的前提下,降低了通信开销和存储开销.     

实现位置及时间绑定的密钥分发——防御传感器网络节点复制攻击的新方法

提出了一种新的防御思路:通过使复制节点无法与邻居节点建立成对密钥的方式,来达到消除复制节点攻击威胁的目的,由此设计了一种基于多项式的成对密钥分发方法LTB(location and time binding).LTB把每个节点的密钥信息与其部署位置和时间信息绑定起来,使每个节点只能在其部署位置与邻居节点建立成对密钥.由于复制节点的部署位置不同于原捕获节点,因此LTB能够有效阻止其与邻居节点建立成对密钥.LTB相比现有各种周期性复制节点检测机制的优势是它彻底消除了复制节点攻击隐患而且协议开销更低,通信开销从O(pn3/2)下降到O(n),其中,p是检测周期数,n是网络节点个数.     

基于LKH的组播密钥分发改进方案

文章在分析LKH算法的基础上,结合在小规模组播时PE算法性能较好的优势,设计了一种改进的组播密钥管理方案PE-RLKH方案,并给出相应的更新算法。通过对本方案和LKE方案的通信开销、密钥存储开销和计算开销的比较表明,该方案具有计算开销小,在保持一定的通信开销下能降低组密钥存储开销,具有较好的通信效率,可适用于较大规模的组播。     

改进的基于自更新哈希链的认证方案

针对一些节点计算能力、通信带宽等资源受限的分布式自组网,文中介绍了几种常见的认证思想,并分析了它们的优缺点及适用性。通过采用自更新哈希链和对称密钥技术,提出一种改进的基于自更新哈希链的双向认证密钥协商方案。分析表明,该方案不仅具有较高的安全性能,而且避免了传统非对称算法的复杂运算,只进行简单的哈希哈数和对称密钥算法,大大减少了节点的计算和通信开销,在一定程度上满足资源受限网络的认证需求。     

传感器网络中基于三元多项式的密钥管理方案

提出一种新的密钥管理方案KMTP(key management based on ternary polynomial)。基站为每个节点建立唯一性标识,保证节点合法性;基于三元多项式设计簇内和簇间密钥预分配算法,可以保证秘密多项式的破解门限值分别大于簇内节点和分簇总数,理论上难以破解;通过构造安全连通邻接表,设计簇间多跳路由选择算法,保证通信阶段的安全;引入更新参数和更新认证数,保证密钥更新阶段的安全。仿真表明,相比已有方案,KMTP开销较小,且能够提供更高的安全性。     

基于LKH的组播密钥分发改进方案R-LKH

随着Internet的发展，组播技术得到了广泛的应用，其中组密钥管理是组播安全的核心问题。分析了已有密钥管理方案的优缺点，特别是被广泛关注的LKH方案，提出了一个基于LKH的密钥管理新方案R—LKH．并给出相应的更新算法。通过对本方案和其他方案的通信开销、密钥存储开销和计算开销的分析表明．该方案可有效降低密钥开销，且具有可行的通信效率，适用于大型的动态群组。     

Ad hoc网中基于哈希的对偶密钥预分配方案

随机密钥预分配是无线Ad hoc网络中最有效的密钥管理机制。提出了一个适用于Ad hoc网络的基于哈希函数的对偶密钥预分配方案。方案利用哈希函数的单向性,由哈希链形成密钥池,节点仅需预分发数量较少的密钥,就能与邻近节点有效建立对偶密钥。方案具有较低的存储成本与计算开销,同时能达到完全连通性,并能动态管理节点与密钥。分析表明,方案具有较好的有效性和安全性,更适合Ad hoc网络。     

分簇无线传感器网络中基于横截设计的对密钥建立方案

由于节点能量有限、存贮空间小等特点,使传统的网络密钥管理方案受到挑战。该文基于横截设计、双变量多项式和门限机制,提出了适用于分簇结构传感器网络的对密钥建立方案和多路径密钥建立策略。该方案采用横截设计保证同簇内节点可以直接建立对密钥,而不同簇的节点可以基于门限机制构建多路径密钥。理论和实验分析表明,新方案在增强安全性、连通性和抗毁性的同时,有效地降低了通信量及密钥存储量等代价,并且具有良好的可扩展性。     

WSN中基于全同态加密的对偶密钥建立方案

针对Guo等人基于排列的多对称多项式方案提出一种攻击方法,证明其方案未能突破容忍门限,并不能抵御大规模节点俘获攻击。通过引入全同态加密提出一种对偶密钥建立方案,使共享密钥计算过程在加密状态下完成,.阻止了敌手获得与多项式有关的信息,成功应对了大规模节点俘获攻击。提出一种全同态加密体制的间接实现方法,降低了方案的存储及计算复杂度。分析及实验表明本方案的存储、计算和通信开销完全满足无线传感器网络的要求。     

传感器网络中基于DNA模型的对偶密钥建立算法研究

在KDC(Key Distribution Center)和DNA多样性的基础上,提出了一种用于密钥预置的DNA模型及其密钥预置(Key Predistribution)机制,然后,在结合密钥池(Key Pool)加密技术优点的基础上,提出了一种传感器网络中基于DNA模型的新对偶密钥建立算法.新算法利用DNA链中寡聚核苷酸编码特性进行密钥预置,任意节点对之间以DNA链进行信息交换,而以DNA链中包含的某段寡聚核苷酸对应的编码作为实际对偶密钥.理论与实验分析表明,与基于多项式、多项式池的密钥预置模型的对偶密钥建立算法相比,新算法具有更好的安全性能,更低的通信开销、以及更高的直接对偶密钥建立概率.因此,是一种更适合传感器网络特点的新型高效对偶密钥建立算法.     

无线传感器网络中自治愈的群组密钥管理方案

 群组密钥管理的自治愈机制是保证无线传感器网络在不可靠信道上进行安全群组通信的重要 手段.基于采用双方向密钥链的群组密钥分发与撤销方法,提出了一个无线传感器网络中具有撤销能力的自治愈群组密钥管理方案.该方案实现了群组密钥的自治愈功能和节点撤销能力, 能够满足在较高丢包率的无线通信环境下传感器网络群组密钥管理的安全需求,确保了群组密钥保密性、前向保密性和后向保密性等安全属性.性能分析表明,该方案具有较小的计算和通信开销,能够适用于无线传感器网络.     

一种新的基于椭圆曲线密码体制的 Ad hoc组密钥管理方案

在安全的组通信中,组密钥管理是最关键的问题.论文首先分析了组密钥管理的现状和存在的问题,然后基于椭圆曲线密码体制,针对Ad hoc网络提出了一种安全有效的分布式组密钥管理方案,并对其正确性和安全性进行了证明,由椭圆曲线离散对数困难问题保证协议的安全.针对Ad hoc网络节点随时加入或退出组的特点,提出了有效的组密钥更新方案,实现了组密钥的前向保密与后向保密.与其他组密钥管理方案相比,本方案更加注重组成员的公平性,没有固定的成员结构,并且还具有轮数少、存储开销、通信开销小等特点,适合于在Ad hoc网络环境中使用.