[發明專利]分簇結構傳感器網絡的有效密鑰管理方法及其運行方法

無效

• 申請號: 200610032352.0
• 申請日: 2006-09-29
• 公開（公告）號: CN101155024A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 羅娟;李仁發;曾凡仔;崔艷玲;付彬;肖玲
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/16;H04L9/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 馬強

1.一種分簇結構傳感器網絡的密鑰管理方法，每個節點可以對不同的消息采用不同類型的密鑰加密，同時相應設置不同的密鑰對存儲方式，其特征在于，不同類型的密鑰對存儲方式分為如下幾類：A.基站)存儲初始化時和所有的傳感器節點之間共享的密鑰即主密鑰，發現有節點失效時及時更新主密鑰；B.簇頭節點存儲和基站共享的密鑰，存儲與其簇成員節點之間的密鑰，存儲和其他簇頭共享的密鑰；C.簇內節點存儲與基站共享的密鑰和與其所在簇的簇頭共享的密鑰。

2.根據權利要求1所述的一種分簇結構傳感器網絡的密鑰管理方法，其特征在于，所述簇頭節點與其簇成員節點之間的密鑰和與其他簇頭共享的密鑰存于RAM中。

3.根據權利要求1所述的一種分簇結構傳感器網絡的密鑰管理方法，其特征在于，簇內節點與其所在簇的簇頭共享的密鑰可存儲于RAM中。

4.一種分簇結構傳感器網絡的密鑰管理方法的運行方法，其特征在于，密鑰管理協議的運行方法是基于簇的低功耗自適應聚類體系即LEACH路由機制：初始化過程是在配置網絡的時候隨機確定的，簇頭與簇的形成均預先確定，經過一輪的通信完成后，協議再按照LEACH的執行過程進行密鑰的分配與傳輸，具體運行步驟如下：

1)每個傳感器節點s預置與基站共享的獨立密鑰，該密鑰的生成方式為：Ks=fKBS(s)]]>，其中f是一個偽隨機函數，K_BS是基站掌控的主加密密鑰；

2)簇頭候選節點C_i發送消息到基站請求當選簇頭，基站接收后反饋消息進行確認：

ci=→BS:IDci||E(Kci,nonce||data)]]>

BS→ci:E(Kci,nonce||data)||MAC(Ka,nonce||data)]]>

其中K_a是認證密鑰，由單向散列函數決定：

簇頭候選節點C_i廣播消息，以便周圍節點知道其已成為簇頭，方便它們選擇合適的簇進行加入：ci→Broadcast:IDci||data]]>

3)簇的形成過程：當某一傳感器節點S_j(本屬于C_j)請求加入新的簇C_i中時，相關的兩個簇頭C_i和C_j需要利用簇頭共享密鑰K_G進行秘密會話，以驗證節點S_j的身份，具體過程如下：

sj→Broadcast:IDcj||IDsj||E(Ksj,cj,nonce||data)]]>

ci→C:IDci||E(KG,nonce||IDci)]]>

cj→ci:IDsj||E(Kci,cj,nonce||Ksj,cj,IDsj,data)]]>

ci→sj:IDci||E(Ksj,cj,nonce||IDci||Ksj,ci||data)]]>

其中，K_Sj，Ci是新的簇頭C_i與節點S_j共享的簇密鑰，取代原始或上一輪的簇密鑰K_Sj，Cj；

4)簇頭與簇均確定后，簇頭將為每個簇成員分配時隙以便數據的及時接收；

5)簇頭接收簇成員傳送的信息后，進行處理：將簡單的數據融合再傳送到基站；

6)發動新一輪的消息傳輸，網絡進入下一循環，要求簇頭再次選擇并重新組建新的簇同時更新原始密鑰。