第
23
卷第
10
期
2010
年
10
月
传感技术学报
Vo
1.
23 No.
lO
Oct. 2010
CHINESE
JOURNAL
OF
SENSORS
AND
ACTUATORS
Improved
Ran
dom Key Pre-Distribution Scheme for Wireless Sensor Networks *
WANG
Qiuhu
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1
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Hangzhou Dia
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University ,
H1
α
ngzhou
310018
, China
Abstract:
In order
to
resolve the problem of low connectivity in the basic random key pre• listribution schemes ,
we
propose an improved key management schemè for Wireless Sensor Networks (
WSNs).
By
performing a ‘ neighbor-
ing'
node expansion protocol , secure isolated nodes find the sharing key (
s)
with sensor nodes located at the outside
of one-hop so that they establish a secure path to guarantee the network connectivity. Analysis and simulation re-
sults show that
our
proposed scheme has higher glohal connectivity , higher security performance and larger total us-
able energy compared with the original scheme. And the performance improvement of proposed scheme is in the
price of limited additional negotiation overhead.
Key
words:
wireless sensor networks
(WSNs);
Key management; Key pre-distribution; connectivity; ‘ neighbor-
ing'
node expansion protocol
EEACC
,
61S0P
doi:
10.
3969/j.
issn.l004
-1699.2010.10.026
无线传感器网络一种改进的随机密钥预分配方案*
王秋华
1
,
2
陈惠芳
1
*谢磊王匡
l
(~浙江大学信息与电子工程学系杭州
31
∞
27;)
2.
杭州电子科技大学通信工程学院,杭州
310018
摘
要:为解决基本的随机密钥预分配方案连通率较低的问题,提出了一种无线传感器网络的密钥管理改进方案。通过执
行一个"邻居"节点扩展协议,使安全孤立节点与一跳以外的节点进行共享密钥发现,从而找到至少
4
条安全路径米保证网络
的安全连通。对改进方案和原有方案在全局连通率、安全性和能量消耗等方面性能的分析与仿真结果比较,表明密钥管理的
改进方案以有限的额外密钥协商开销为代价,能换来网络全局安全连通率、可用节点总能
f
圭和安全性能的提高
关键词:元钱传感器网络;密钥管理;密钥预分配;连通率邻居"节点扩张协议
中图分类号:
TP393.08
文献标识码
:A
文章编号
:1004
-1699(2010)10
-1494
-07
元线传感器网络
(Wireless
Sensor Networks ,
WSNs)
以其近距离、低复杂度、低功耗、低成本等特
点广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监
控等领域。由于无线网络的通信特性,且传感器节
点大多被部署在无人区或敌方区域,
WSNs
很容易
受到侦听和物理捕获攻击,因此安全保证成为
WSNs
的一个重要的问题,受到越来越多的关注。
加密技术可以解决信息的机密性、完整性、入侵监测
及访问控制等安全问题,而密钥管理是加密技术的
基础。由于
WSNs
自身的特点,如受限的计算、通
信、存储能力,缺乏节点部署的先验知识,部署区域
的物理安全无法保证等,使传统的密钥管理技术不
再适用于
WSNS[I
J
0
因此设计安全、高效的密钥管
理方案是提高
WSNs
安全的关键环节,也是目前
WSNs
安全问题研究的热点。
在
WSNs
中,目前已提出的密钥管理方案主要
是基于预分配密钥管理机制的,即在
WSNs
部署前,
在传感器节点内存中预先写入一定数量的密钥信
息,则当
WSNs
部署后,通信双方可以利用这些预分
配的密钥信息通过一定的协商机制得到会话密钥。
近年来,不少学者在
WSNs
的密钥预分配方面做了
大量工作。
Eschnauer
等人提出了基于概率的密钥
项目来源:浙江省归国人员择优资助项目;杭州电子科技大学科学研究基金项目资助
(KYF085609014
)
收稿曰期
:2010
一
03
-25
修改日期
:2010
一
04
一
25
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