基于秘密共享的組密鑰方案研究.pdf

1、在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks-WSNs)中，密鑰協(xié)商與管理是確保網(wǎng)絡(luò)信息機(jī)密性的基礎(chǔ)。在相關(guān)的研究中，除了機(jī)密性和完整性等基礎(chǔ)性安全需求外，重點(diǎn)需要滿足健壯性、自組織、身份認(rèn)證等方面的安全需求。同時無線傳感器節(jié)點(diǎn)具有計算能力弱、存儲容量小、能量有限等基本特征，這些特征導(dǎo)致1）節(jié)點(diǎn)頻繁加入和退出;2）難以依賴在線可信第三方(TTP)。當(dāng)下的研究中，成對密鑰協(xié)商方案能夠有效簡單的實現(xiàn)密鑰協(xié)商，不過存在密

2、鑰存儲量大，伸縮性和靈活性差等缺陷。而組密鑰的方案不僅本身具有強(qiáng)健壯性，還擁有良好的靈活性，易于實現(xiàn)參與者完全自組織協(xié)商、新用戶動態(tài)加入及身份認(rèn)證等機(jī)制。不僅如此，組密鑰方案在通信過程中還具有計算開銷上的優(yōu)勢。
　　秘密共享是密碼學(xué)中密鑰管理的一種重要手段，主要思想是將秘密拆分成秘密份額(share)，并由秘密份額的持有者進(jìn)行秘密的恢復(fù)。秘密共享的過程極易于實現(xiàn)高效靈活的組密鑰協(xié)商方案，且能夠很好的滿足應(yīng)用中的安全需求。故設(shè)計一種

3、基于秘密共享的組密鑰方案，提供高效、安全、靈活的密鑰協(xié)商與管理機(jī)制，對于實際應(yīng)用中的信息安全問題具有重要的意義。
　　本文在對以往WSNs中密鑰協(xié)商與管理方案研究基礎(chǔ)上，深入分析了秘密共享相關(guān)理論，提出兩種組密鑰協(xié)商方案。
　　1、設(shè)計了一種基于秘密共享的簡單組密鑰方案，能夠抵擋t-1個內(nèi)部參與者的合謀攻擊，具有強(qiáng)健壯性;能夠在無TTP參與下完成密鑰協(xié)商，具有完全的自組織性;能夠高效認(rèn)證所有參與者身份，并具備鑒別非法參與者的

4、能力;無需提前建立安全信道，以滿足應(yīng)用中的信道安全需求。相較于Liu的基于秘密共享的成對密鑰協(xié)商方案，組密鑰方案能夠具有更高的靈活性和擴(kuò)展性，而且在通信時具有計算開銷上的明顯優(yōu)勢。
　　2、在簡單的組密鑰方案基礎(chǔ)上，設(shè)計一種支持新用戶動態(tài)加入的組密鑰協(xié)商方案。優(yōu)點(diǎn)是實現(xiàn)了新用戶動態(tài)加入的安全機(jī)制，能夠在無TTP下認(rèn)證新用戶身份并協(xié)商新的組密鑰，保證了前向安全性并具有簡單的自愈功能。此外，對簡單的組密鑰方案進(jìn)行了優(yōu)化，更加高效安全。