基于部署信息与通信密钥无线传感器网络密钥管理

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1、22传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第l1期基于部署信息和通信密钥的无线传感器网络密钥管理张彩霞，程良伦，王向东，屈莉莉(1．广东工业大学自动化学院，广东广州510006；2．佛山科学技术学院自动化系，广东佛山528000)摘要：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

2、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：与经典的随机密钥预分配方案相比，该方案在提高网络连通率的同时大大增强了网络节点的抗捕获攻击能力。关键词：无线传感器网络；密钥管理；通信密钥中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000--9787(2011)11-0022-03K一，eymanagement·■DaSec10nd’eployment·i‘nfJSormatJl●0nanc1IcommunicationkeyforWSNsZHANGCai．xia，CHENGLiang．1un，WA

3、NGXiang．dong，QULi．1i(1．SchoolofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China；2．DepartmentofAutomation，FoshanUniversity，Foshan528000，China)Abstract：Inordertofurtherenhancetheconnectivityandsecurityofwirelesssensornetworks(WSNs)，akeymanagementschemeusin

4、ghexagondeploymentandcommunicationkeyforwirelesssensornetworksisproposed．Inthekeypredistributionphase，hexagonalgriddeploymentimprovetheconnectivityrateofnetwork．Inkeyestablishmentphase，thenodekeyisreplacedbycommunicationkeyusingtheidentificationinformationandremovetheor

5、iginalkey．Theoreticstudiesandfiguresofsimulationshowthattheproposedschemeprovidesbetterperformanceinconnectivityandsecuritythanclassicalrandomkeypre-distributionscheme．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；keymanagement；communicationkey0引言分配E—G方案。ChanHW等人在E—G基础上提出了q—无线传

6、感器网络常被部署在不安全的环境中，网络节composite方案，要求任意两节点密钥环共享密钥数不小点易受到如监听、捕获等各种攻击，保证网络安全是无线传于q，该方案抵抗小规模节点受损攻击能力强于E—G方案。感器网络研究的一项基本内容。为及时发现并预警对网络基于E—G方案的随机密钥预分配思想，DuwH等人。。把的攻击和在攻击实施后尽量减小损失，在网络中部署有效节点分成若干组，每个组被分布到一个目标区域，这样同组的安全协议必不可少，近年来一直是国内外的研究热点，其节点间建立共享密钥的概率很高，这种基于分组部署的分中以提供安全、可靠的保密通信

7、为目标的密钥管理是无线配方案。与E—G和q-composite方案相比，有效提高了共传感器网络安全研究最为重要、最基本的内容。享密钥概率，减少了存储消耗，一定程度上增强了网络的安无线传感器网络密钥管理中，密钥预分配方案被证明全性。是最适合于传感器节点特征的协议，密钥的分配在节点部本文以保证网络安全连通高概率，增强网络安全耐受署之前就已完成，解决了网络建立后分配密钥所带来的能性为目标，提出一种基于六边形网格和特殊信息的随机密量消耗问题，近年来，国内外研究者在该领域开展了许多建钥预分配方案，通过将网络分为若干六边形子区域，节点仅设性的研究

8、。需存储少量的密钥就可建立较高的密钥共享；同时将部分EschenauerL和GligorVD首次提出了随机性密钥预密钥信息替换成特殊信息，进一步提高了节点的抗捕获能收稿日期：2011-07-20基金项目：国家自然科学基金