基于OKS的无线传感器网络对偶密钥预分配方案

无线传感器网络(wireless Sensor Networks WSNs)是由资源有限的传感器节点构成的无线网络。在传感器节点间建立对偶密钥是实现网络安全通信的基础。在本文中,我们提出了一种新的对偶密钥建立方案。本方案以六边形结构进行网络域分簇,利用节点的部署信息和重叠密钥共享(overlap key sharing OKS)思想给每个传感器节点预分配密钥信息。通过分析,本方案具有较高的抗节点俘获

第2 1卷第 9期 20 0 8年 9月

传感技术学报 C NE E J RN L F S NS S A HI S OU A O E OR ND C AT S A TU OR

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基于 OKS的无线传感器网络对偶密钥预分配方案 * 丁晓宇，刘建伟，邵定蓉 (北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 10 8 ) 00 3

摘要：无线传感器网络 ( rls esr e ok N )由资源有限的传感器节点构成的无线网络。在传感器节点间 Wi e no t rs esS N w WS s是 建立对偶密钥是实现网络安全通信的基础。在本文中，我们提出了一种新的对偶密钥建立方案。本方案以六边形结构进行网络域分簇，利用节点的部署信息和重叠密钥共享 (vr pk ysaigOKS思想给每个传感器节点预分配密钥信息。通过 oel e h r a n )

分析，本方案具有较高的抗节点俘获能力，能够有效减少存储开销，并提供灵活的安全等级。

关键词：无线传感器网络；对偶密钥建立；分簇；安全；重叠密钥共享

中图分类号： P 9 T 33

文献标识码： A

文章编号：0 41 9 ( 0 8 0 -5 00 1 0 -6 9 2 0 ) 91 9 -5

传感器网络有大量不同的应用领域，环境监如控、军事感测、病人监测等。为了实现可靠和有效的网络通信，安全是极其重要的，而密钥管理是安全的 核心。 一

算法也是不现实的。第三种方法是通过预分配密钥来建立对偶密钥，在部署前为所有的传感器节点分

配密钥信息。这种方案适用于传感器网络的特点。 到 E前为止，经提出了各种适用于传感器网 l已络的预分配密钥管理方案。此类方案在网络部署前预分配密钥或密钥信息。在本文中，们提出一个我 新的基于分簇和重叠密钥共享概念的对偶密钥建立 方案。

般网络环境下有三种密钥管理方案：信服可

务器方案，公钥方案和密钥预分发方案。可信

服务器方案依赖可信服务器管理节点间的密钥， Ke—如 r b rs eo方案。但传感器网络通常不能假定可信的基础结构始终可用，而如果利用基站进行密钥管理，则需要大量的通信开销，管理效率低。因此，可信服务器方案不适用于传感器网络。公钥方案依赖于非对 称加密技术，且假定存在某种公钥基础结构。而而

本文的内容组织如下。在第 1节，绍具有代介表性的预分配密钥建立方案相关文献。在第 2节， 介绍密钥串池的概念和六边形坐标系统的预备知 识。在第 3节，细介绍我们的方案。在第 4节，详从

传感器网络通常不能假定存在公钥基础结构，此外， 传感器节点的计算和能量资源的限制使得执行公钥

安全性和效率的角度分析本方案的性能。在第 5 节，方案进行总结。对

基金项目：国家 8 3目资助( 0 6 0 Z 2 )国家自然科学基金资助项目(0 7 1 2 6项 2 0 AA 1 4 2; 6 6 20 )收稿日期：080—4 2 0—31修改日期：0 80—7 2 0—50