WSNs中轻量级密钥管理方案设计

无线传感器网络节点资源有限的特点和通信方式决定了这种网络容易受到攻击.节点之间通过加密通信数据和认证的方式来保证通信的保密性、完整性和可用性,密钥管理是实现网络安全的关键基础.分析了无线传感器网络中的密钥管理方案,提出了一种基于EBS的密钥管理方案,能够安全高效的对传感器网络中的密钥进行更新.分析表明,该方案具有安全性高、计算量小的特点,也节省了网络的计算和存储资源.     

无线传感器网络密钥管理方案的研究

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由资源有限的传感器节点构成的无线网络,由于其本身资源方面存在的局限性和脆弱性,使其安全问题成为一大挑战。密钥管理作为安全机制的重要环节,始终是无线传感器网络安全领域的研究热点。本文在研究无线传感器网络安全问题的基础上,对具有代表性的密钥管理方案进行了深入研究,全面分析其利弊以及适应性问题,最后提出了进一步的研究设想。     

一种高效无线传感器网络认证及密钥协商方案

随着无线传感器网络在社会各个领域的渗透,其安全机制的研究一直是无线传感器网络的研究热点。在分析了无线传感器网络中认证及密钥协商方案设计时应满足条件的基础上,基于单向HASH函数和对称密码算法,设计了无线传感器网络中传感器节点间一种高效的认证及密钥协商方案。并从互认证、会话密钥、可抵御攻击等方面对该方案的安全性进行了分析,说明了该方案的安全性能较好,可有效抵御典型攻击行为;详细比较该方案和现有类似方案的运行性能,结果表明,该方案在存储容量需求、计算复杂性和通信带宽需求方面均优于现有方案。     

无线传感器网络动态密钥管理方案

传统的密钥管理技术不适合资源受限的无线传感器网络,因此在保证网络的安全性下如何降低网络的能量开销已成为无线传感器网络安全技术的重要部分。文中提出一种新的密钥管理方案——双层组密钥管理(Two-Tier Dynamic Key Management,TDKM)方案。该方案把网络拓扑分成上层簇节点之间密钥会话和下层节点之间通信,其中上层采用基于位置的密钥预分布方法来建立簇节点之间会话密钥,下层采用基于位置的组合的密钥分布来组织节点之间的通信。与SECK方案比较,TDKM方案降低了更新开销,并且提高了网络的安全性能。     

无线传感器网络密钥分配方案改进与仿真研究

研究无线传感器网络安全中的密钥分配问题.由于传感器网络规模大、节点能源非常受限等特点,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.为了提高网络的安全性能,在预共享密钥和随机密钥分发方案的基础上,提出一种改进的随机密分配方案.首先通过传感节点的能量大小建立源传感节点到目的传感节点的多条传感节点不相交路径,然后根据传感节点的最小最大能量原理选择一条合适的传感节点不相交路径作为源传感节点和目的传感节点协商路径密钥的通道.仿真结果表明,改进后的方案保留了原方案的网络高安全性等优点,而且进一步节省了节点通信能量,延长了网络的生存周期,更加适用于能量非常受限的无线传感器网络.     

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TePA的无线传感器网络安全方案

针对无线传感器网络的安全需求, 结合TePA技术提出了一种基于TePA的无线传感器网络安全方案。该方案简化了TePA技术的身份认证分组和分组字段, 解决了无线传感器网络在传感器节点接入和密钥协商的问题。采用改进的BSW逻辑验证了协议, 并从协议安全性和网络性能方面分析了方案, 结果表明方案能抵抗中间人攻击和重放攻击, 并适合无线传感器网络。     

基于身份的无线传感器网络密钥系统

无线传感器络（WSN）是一类由众多微型传感器节点通过自组织的方式构成的网络。随着在军事、环境监测等方面的应用逐渐成为现实，其有效和安全通信问题由于自身的特性（如能量、计算能力和节点存储资源等的局限性）而显得更加突出。本文首先比较详细地介绍了无线传感器网络安全结构及其面临的问题；其次重点讨论了无线传感器网络密钥系统相关的研究现状；然后给出了一种有效的基于身份的无线传感器网络密钥系统方案及与其它方案的仿真比较实验。仿真实验结果表明，我们方案较其它密钥系统方案在处理时间和节点存储需求方面具有优势。     

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.     

无线传感网络加密通信优化算法的研究与仿真

研究无线传感网络加密通信优化问题。当前无线传感网络的节点分布为随机性强,通过传感器加密和认证。节点间依靠相互通信,完成自身密钥更新。传统算法是通过逐个节点密钥更新完成加密和认证工作,如果节点间的距离较大,会导致节点密钥的更新速度很慢,如果节点密钥长期不更新,会降低网络安全性,增加节点被破译的可能。为了避免上述问题,提出了一种小区域共享密钥的无线传感网络安全通信策略。利用节点的部署和位置信息对节点进行小区域划分,利用小区域内的节点的关系建立共享密钥,单个密钥被破译也不会降低网络的安全性。仿真表明,方法提高了网络的安全性,为无线传感器网络的安全提供了有效的保证。     

一种新的传感器网络密钥分配方案

密钥分配对于无线传感器网络（WSN）的安全起着基础性作用。由于传感器网络规模大、节点资源非常受限等特点,传统的基于公钥和可信任密钥分配中心等方式不能使用。提出了一种新的WSN密钥分配方案,并对其存储量、通信量、计算量和安全性进行了分析。该方案基于安全两方计算,计算负载小,安全性高,适合传感器网络。     

增强的基于网格的无线传感器网络密钥分配方案

针对无线传感器网络(WSN)节点存储空间有限等特点,提出一种基于网格模型的无线传感器密钥管理的增强方案。该方案构造了一种新的密钥池密钥分配方案,提高了本地连接概率;同时利用哈希函数的不可逆性保护节点存储的密钥信息,使得安全性提高了一倍。与Du方案和E-G方案对比表明：该方案有较好的本地连接概率和安全性。     

Simple,extensible and flexible random key predistribution schemes for wireless sensor networks using reusable key pools

Sensor nodes are tiny, low-power, computationally limited and battery constrained electromechanical devices. A sensor node contains a sensing unit and a wireless communication unit. Sensor nodes are deployed over a field for sensing an event data in the environment and transfer it towards a base station over its wireless channel. In a typical application, vast amount of sensor nodes are deployed over a field which constitute a sensor network. Sensor nodes must be customized for a specific sensor network application before the deployment. This customization is needed not only for underlying networking application, but also for security related configurations. Random key predistribution mechanisms have been proposed to provide security for wireless sensor networks. In the literature, there are well known random key predistribution schemes. Some of these schemes are secure, but quite complex to apply in real-world applications due to their node-based customization requirements, while some other are easily applicable but they do not offer reasonable security. In this paper, we propose random key predistribution schemes for wireless sensor networks that provide varying ranges of security. The proposed schemes are easily applicable in real world scenarios due to their simplicity and relaxed node customization requirements. In this respect, our schemes provide a tradeoff. Moreover, our proposed schemes show a good extensibility property. We assume prior deployment knowledge. We examine performance of our schemes and compare them with well known random key predistribution schemes.     

分簇无线传感器网络密钥预分配管理方案

针对无线传感器网络节点计算和存储能力有限,能量受限等特点,提出了一种新的分簇传感器网络密钥预分配管理方案KDNKPD。该方案借助于Blundo二元多项式函数和密钥分发节点建立节点与簇头间的安全通信,能够适应簇首节点的按轮选举并解决了Blundo方案的安全问题。通过安全分析与性能分析比较和仿真实验表明,该方案提高了网络的安全性,减少了传感器节点的存储开销和计算开销。     

传感器网络多密钥空间q复合密钥管理方案

无线传感器网络密钥管理研究,目前大都着眼于平面拓扑结构。但随着无线传感器网络规模日渐扩大,层次拓扑结构正成为主导。为此,提出了一种适用于分层无线传感器网络的多密钥空间q复合密钥预分配方案。通过安全连通性和节点抗捕获性分析表明该方案可在保证节点间安全连通概率的基础上,提高网络的安全阈值,提升网络的抗攻击能力,增加网络安全性。     

基于分簇无线传感器网络密钥预分配管理方案研究

针对无线传感器网络节点计算和存储能力有限,能量受限等特点,提出了一种新的分簇传感器网络密钥预分配管理方案KDNKPD。该方案借助于Blundo二元多项式函数和密钥分发节点建立节点与簇头间的安全通信,能够适应簇首节点的按轮选举并解决了Blundo方案的安全问题。通过安全分析与性能分析比较和仿真实验表明,该方案提高了网络的安全性,减少了传感器节点的存储开销和计算开销。     

基于秘密共享的无线传感器网络广播密钥分发协议

在无线传感器网络中,能量消耗主要集中在节点之间的通信上,节点计算所消耗的能量远小于通信所消耗的能量。由于无线传感器网络的"一对多"和"多对一"通信模式,广播是节约能量的主要通信方式。为了保证广播实体和消息的合法性和保密性,必须首先解决无线传感器网络广播密钥安全分发问题。本文在充分考虑无线传感器网络自身特点的基础上,基于Shamir的门限秘密共享方案,提出了椭圆曲线双线性对上的无线传感器网络广播密钥分发协议,并对其进行安全性和性能分析。分析发现,该协议不仅满足安全性要求,同时,能够适合无线传感器网络的特殊应用要求。     

面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议

无线传感器网络作为物联网的重要组成部分,广泛应用于环境监测、医疗健康、智能家居等领域.身份认证为用户安全地访问传感器节点中的实时数据提供了基本安全保障,是保障无线传感器网络安全的第一道防线;前向安全性属于系统安全的最后一道防线,能够极大程度地降低系统被攻破后的损失,因此一直被学术及工业界视为重要的安全属性.设计面向多网关的可实现前向安全性的无线传感器网络多因素身份认证协议是近年来安全协议领域的研究热点.由于多网关无线传感器网络身份认证协议往往应用于高安全需求场景,一方面需要面临强大的攻击者,另一方面传感器节点的计算和存储资源却十分有限,这给如何设计一个安全的多网关无线传感器网络身份认证协议带来了挑战.近年来,大量的多网关身份认证协议被提出,但大部分都随后被指出存在各种安全问题.2018年,Ali等人提出了一个适用于农业监测的多因素认证协议,该协议通过一个可信的中心(基站)来实现用户与外部的传感器节点的认证;Srinivas等人提出了一个通用的面向多网关的多因素身份认证协议,该协议不需要一个可信的中心,而是通过在网关之间存储共享秘密参数来完成用户与外部传感器节点的认证.这两个协议是多网关无线传感器网络身份认证协议的典型代表,分别代表了两类实现不同网关间认证的方式:1)基于可信基站,2)基于共享秘密参数.分析指出这两个协议对离线字典猜测攻击、内部攻击是脆弱的,且无法实现匿名性和前向安全性.鉴于此,本文提出一个安全增强的可实现前向安全性的面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议.该协议采用Srinivas等协议的认证方式,即通过网关之间的共享秘密参数完成用户与外部传感器节点的认证,包含两种典型的认证场景.对新协议进行了BAN逻辑分析及启发式分析,分析结果表明该协议实现了双向认证,且能够安全地协商会话密钥以及抵抗各类已知的攻击.与相关协议的对比结果显示,新协议在提高安全性的同时,保持了较高的效率,适于资源受限的无线传感器网络环境.