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第
31
卷第
7
期
2011
年
7
月
计算机应用
Vo
l.
31
No.7
July 2011
Joumal of Computer Applications
文章编号:
1
∞
1
-9081
(2011
)07
-1876-04
doi:l0.3724/SP.J.I087.2011.01876
传感器网络中基于信誉模型的对偶密钥建立算法
成奋华
1
,
2
(1.湖南科技职业学院电子信息系,长沙
41
∞
04;
2.
湖南大学信息科学与工程学院,长沙
41
∞
82)
(364715358@
qq.
com)
摘
要:基于密钥预直技术,提出了一种新的传感器网络动态对偶密钥建立算法。在该算法中,节点在部署前首
先被预置一个全局初始密钥,在部署之后,邻节点之间将基于预置的全局初始密钥来动态生成一跳的对偶密钥。理
论分析与实验结果表明,与已有基于随机方法的传感器网络对偶密钥建立算法相比,新算法具有更好的直接和间接
对偶密钥建立概率。
关键词:对偶密钥;传感器网络;网络安全;信誉模型
中图分类号
:T
P3
93.08
文献标志码
:A
Reputation model based pair-wise key
establishment algorithm for sensor networks
CHENG
Fen-hua
1
•
2
(
1.
Departrrwnt
of
Election lnformation, Hunan Science Vocational College, Changsha Hunan
410
∞
4
,
China;
2. College
of
Information Science
and
Engineering, Hunan University,
Changsh
α
Hunan
410082
,
Chin
α)
Abstract:
ßased
on
the key pre-distribution scheme, a new pair-wise key establishment method was proposed
for
sensor
networks
, in which each node
was
pre-assigned with an initial global key before deploymen
t.
And after deployment, the node
can dynamically establish different one-hop pair-wise key on the basis of the pre-assigned global initial key. The theoretical
analysis and simulation results
show
that the new algorithm has better probability of direct and indirect pair-wise key
establishment than the traditional random pair-wise key establishing scheme
for
sensor networks.
Key
words:
pair-wise key; sensor network; network security; reputation
!D
odel
0
引言
传感器网络中的通信安全问题正引起人们的广泛关注。
然而,由于传感器节点具有节点稠密分布以及资源受限等特
性,因此,使得传统移动自组网络中的安全技术不能直接用到
传感器网络之中
[1
-2]
。目前,人们对传感器网络通信安全的
研究主要集中在认证技术和密钥管理这两个方面,以便为传
感器网络提供基本的安全通信服务
[3
-4]
。其中,对偶密钥作
为传统密钥管理方法的一个重要组成部分,能为传感器节点
之间提供通信安全保障,因此,也被→些研究人员引入到了传
感器网络的密钥管理研究之中。例如:
Eeschnaure
等人
[5]
提
出了一种传感器网络的对偶密钥预置方法,在该方法中,首先
建立一个密钥池
S
,
然后对任意传感器节点,随机从密钥池
S
中挑选
m
个密钥预置到该节点之中,因此,每一对节点之间
将在一定的概率上至少具有一个相同的密钥。其不足是由于
采用随机挑选的方法,导致→对节点之间具有一个相同的密
钥的概率非常低。
Chan
等人
[6]
对文献
[5J
的方法进行了扩
展,提出了一种称为
q-composite
的对偶密钥预置方法。在该
方法中,要求任意一对节点之间至少预置
q
个相同的密钥。
其缺点是将导致节点的密钥存储空间需求过高。Li
u
等人
[7]
在吸取前人工作的基础上,提出了一种基于多项式池的通用
对偶密钥预置方式,并给出了一种基于超立方体的对偶密钥
预置算法,在该算法中,节点存储的密钥是依据超立方体节点
的特性进行预置的,从而提高了传感器节点之间直接对偶密
收稿日期
:2010
-12
-13;
修回日期
:2011
-01
-23
。
钥建立的概率。其缺点是不适合层次传感器网络。
上面提到的这些算法虽然能在一定程度上保障了传感器
网络的通信安全,但共同的缺点是基于密钥预置的方法,从而
无法保障实际部署之后,相邻的传感器节点之间一定具有对
偶密钥,因此导致直接和间接对偶密钥的建立概率很低,从而
实用性不强。为此,本文将在前人提出的密钥预置技术和密
钥动态建立技术的基础上,结合考虑节点的可信性来研究传
感器网络中的对偶密钥建立问题。结合密钥预置技术和密钥
动态建立技术,提出了一种新的动态对偶密钥建立算法。在
该算法中,节点在部署之前,将首先被预置一个全局初始密
钥,而在部署之后,邻节点之间将基于预置的全局初始密钥来
动态生成一跳的对偶密钥。由于在新算法中只要求知道节点
与邻节点之间的一跳的信息,因此算法是完全分布式的。另
外,节点之间的对偶密钥是在节点部署之后动态生成的,因此
能保障节点之间具有很高的直接和间接对偶密钥的建立概
率。
1
相关概念与定义
为了表述方便,本章将首先给出一些在本文中将要用到
的相关概念与定义如下
:KJ
表示全局初始密钥
;FK
表示伪随
机函数
;K
i;
表示节点
i
和
J
之间的对偶密钥
;jMtK
表示信息
M
用密钥
K
加密之后的密文
;MAC(K
,
M)
表示信息
M
与密钥
K
的消息验证码
;
R
,
表示节点
i
产生的随机数
;T.
表示节点
i
对
节点
j
的信任值
,
T'J
E
[0
,1 J
;P
,
表示第
t
个通信周期,在本文
作者简介:成奋华(1
969-)
,男,湖南长沙人,副教授,硕士,主要研究方向:计算机网络、软件工程。
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