無線傳感器網絡動態混合密鑰管理方案研究

摘 要： 為了保證無線傳感器網絡監測到的數據在傳輸過程中不會被非法竊聽、篡改和破壞，提出了基于分簇結構的無線傳感器網絡的動態混合密鑰管理方案，每個簇頭隨機生成子密鑰矩陣，簇頭利用動態基密鑰為每個成員節點分配互不相同的單向通信密鑰；相鄰簇頭的子密鑰矩陣的重疊部作為生成對密鑰的基密鑰；當簇頭的剩余能量低于設定門限值或被捕獲時，需重新產生簇頭，并動態生成新的子密鑰矩陣，實現密鑰的動態更新，DHKM方案能適應網絡拓撲的變化，對新節點加入的處理比較簡單，該方案具有較好的安全性和擴展性，減少了節點的存儲空間。

關鍵詞： 無線傳感器網絡； 分簇； 網絡安全； 密鑰管理； 基密鑰

中圖分類號： TN915.08?34； TP393.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）21?0078?05

0 引 言

由大量智能節點構成的無線傳感器網絡已經成為國內外學術界的一個研究熱點，其自組織、自愈、多跳中繼傳輸及無需人工值守等特性使其被廣泛應用于軍事領域、室內外環境監測、城市交通管理和各種商業領域中[1]。但由于使用無線鏈路多跳方式進行數據傳輸，且節點自身的資源有限、電池更換或能量補充比較困難，傳統的復雜的安全機制無法直接應用到無線傳感器網絡中，受到惡意節點攻擊時容易造成數據的破壞、丟失和被篡改，因此無線傳感器網絡在實際應用中面臨著諸多來自外界的安全威脅。

無線傳感器網絡的安全性主要包括機密性、完整性、入侵檢測和安全管理等內容，其中安全管理的核心問題是密鑰管理，數據的加密解密、數字簽名等安全措施都離不開密鑰[2]。……