基于KIE的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理方案.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）集成了傳感器、計算機和通信三大技術(shù)，被認(rèn)為是21 世紀(jì)最重要的新技術(shù)之一。WSN 已被廣泛地應(yīng)用于軍事、環(huán)境、家庭和商業(yè)領(lǐng)域等各個方面，其安全問題越來越受到人們的重視，以提供安全、可靠的保密通信為目標(biāo)的密鑰管理是整個安全的基礎(chǔ)，也是WSN研究最為重要、最為基本的內(nèi)容。 本文研究的主要內(nèi)容是針對基于對稱矩陣LU分解的WSN密鑰管理方案的通信密鑰不能正確建立

2、和通信開銷大等缺陷，引入密鑰認(rèn)證機制，提高密鑰協(xié)商的安全性和成功率，并對密鑰協(xié)商過程進(jìn)行優(yōu)化，如減少發(fā)送無關(guān)信息。相對于原LU方案，本文帶認(rèn)證的LU方案將密鑰協(xié)商過程中的平均通信量降低了16.7％。在此基礎(chǔ)上，本文結(jié)合密鑰隔離加密體制（Key-Insulated Encryption，簡稱KIE），提出了基于KIE的密鑰管理方案，即KIE-WSN密鑰管理方案。其核心思想是：將傳感器節(jié)點ID作為KIE的時間階段信息，網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點共享公鑰

3、，并擁有與自身ID對應(yīng)的私鑰，加密函數(shù)的輸入是明文、節(jié)點ID和公鑰，其密文只能被該ID對應(yīng)的節(jié)點解密。分析表明，KIE-WSN方案具有語義安全性和門限優(yōu)化（N-1，N）安全性。 基于KIE-WSN 方案，本文構(gòu)造了KIE-WSN對密鑰管理方案。當(dāng)節(jié)點被攻陷時，其泄露的密鑰信息不會對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成安全威脅，因此KIE-WSN 對密鑰管理方案具有很好的抗毀性。另外，其具有常量復(fù)雜度的存儲和通信性能，優(yōu)于現(xiàn)有的密鑰管理方案。本文還構(gòu)造了KI

4、E-WSN組密鑰管理方案，其主要思想是簇內(nèi)成員共享一個隨機ID對應(yīng)的組私鑰，因此可以解密由組公鑰加密生成的組密鑰，建立安全組播通信；同時，為了增強安全性，本文組密鑰管理方案支持組私鑰的動態(tài)更新。分析表明，本文組密鑰管理方案具有如下安全性：組秘密性、組密鑰不可欺騙性以及前向和后向安全性。另外，將對密鑰和組密鑰管理集成在一起，解決了對密鑰和組密鑰的連續(xù)性問題，具有強連續(xù)性。 最后，本文在Sun Spot Sensor上完成了KIE-