[發明專利]異構無線傳感器網絡的密鑰設置方法

有效

• 申請號: 201210150753.1
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102651864A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 張彩霞
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H04W12/04
• 分類號: H04W12/04;H04W84/18
• 代理公司: 佛山市永裕信專利代理有限公司 44206
• 代理人: 楊啟成

1.異構無線傳感器網絡的密鑰設置方法，其特征在于

步驟一：構建三層異構網絡結構，即所有普通傳感器節點（L-sensor）構成感知底層、所有能力強的節點（H-sensor）構成收集傳輸信息的高級簇頭層，基站(Base?station)單獨構成最上層；

步驟二：在有限域GF?(q)上產生若干個t階對稱二元多項式，從若干個t階對稱二元多項式隨機選取S個t階對稱二元多項式???????????????????????????????????????????????構成N×N的對稱矩陣A，N為網絡中的包括普通傳感器節點（L-sensor）、普通傳感器節點（L-sensor）的總的節點數，并同時通過LU矩陣理論將對稱矩陣A分解成上三角矩陣L和下三角矩陣U，每個能力強的節點（H-sensor）存儲一個上三角矩陣的某一行向量j和相應的下三角矩陣的列向量j，同時將該某一行向量j的行數j作為ID號保存，以及保存一個Hash函數；

步驟三：能力強的節點（H-sensor）、普通傳感器節點（L-sensor）的密鑰預分配：

每個普通傳感器節點（L-sensor）存儲兩個密鑰K_i?和K_Li?-?Hj，K_i用于普通傳感器節點（L-sensor）與基站之間的通信密鑰，由基站隨機產生，每個普通傳感器節點（L-sensor）與基站的通信密鑰唯一，

K_Li?-?Hj用于普通傳感器節點（L-sensor）i與能力強的節點（H-sensor）j之間的通信密鑰，由基站生成后裝載到普通傳感器節點（L-sensor）i上，其產生過程如下：

a.?基站任意選取出2個ID號分別為h、l的能力強的節點（H-sensor）的預分配的LU矩陣的行列信息（L_r(h)，U_c(h)）和（L_r(l)，U_c(l)）；

b.?根據選取的信息（L_r(h)，U_c(h)）和（L_r(l)，U_c(l)），計算K_hl=L_r(h)×U_c(l)和K_lh=?L_r(l)，×U_c(h)，由對稱矩陣的性質知K_hl=K_lh；

b.?根據K_lh得到對稱矩陣A上的公共t階對稱二元對稱多項式，分別將兩個能力強的節點（H-sensor）的ID號h、l代入，得到；

c.?利用Hash函數計算，將兩個能力強的節點（H-sensor）的ID號h、l和相應的K_Li-Hj存入到普通傳感器節點（L-sensor）i中；

每個能力強的節點（H-sensor）與基站之間的通信密鑰K，由基站隨機產生，每個能力強的節點（H-sensor）與基站的通信密鑰唯一；

節點預分配完成后，基站存儲了所有的能力強的節點（H-sensor）與基站之間的通信密鑰及所有普通傳感器節點（L-sensor）與基站之間的通信密鑰，每個能力強的節點（H-sensor）存儲了一個行向量j和一個列向量j及相應的ID，每個普通傳感器節點（L-sensor）i存儲了2個密鑰K_i?和K_Li?–?Hj；

步驟四：能力強的節點（H-sensor）間會話密鑰的生成：

任意一能力強的節點（H-sensor）a與其鄰居能力強的節點（H-sensor）b交換彼此的ID??a和b??及下三角矩陣U的列信息U_c(a)、U_c(b)，兩能力強的節點（H-sensor）的行列信息進行如下計算：K_hl=Lr(a)×Uc(b)和K_lh=?Lr(b)，×Uc(a)，由對稱矩陣的性質知K_ab=K_ba；根據對稱矩陣A找到兩節點的共享t階對稱二元多項式g(h,l)，并計算，該值即為能力強的節點（H-sensor）a、b之間的通信密鑰（根據LU矩陣的性質及H-sensor信息分配的方法，H-sensor間可以保持100%的連通）；?

步驟五；能力強的節點（H-sensor）與普通傳感器節點（L-sensor）會話密鑰的生成：

①普通傳感器節點（L-sensor）i首先廣播它的節點標識i及其存儲的兩個能力強的節點（H-sensor）的ID號h和l；

②?接收到該信息最強的能力強的節點（H-sensor）Hp成為該普通傳感器節點（L-sensor）i的實際簇頭；

③?能力強的節點（H-sensor）Hp接收到的兩個能力強的節點（H-sensor）的ID號h和l后，分別向兩個ID號為h和l的能力強的節點（H-sensor）發送信息，這兩個能力強的節點（H-sensor）h和l將各自的行向量信息發送給能力強的節點（H-sensor）Hp；

④?能力強的節點（H-sensor）Hp接收到的兩個能力強的節點（H-sensor）h和l的行信息后，結合已經存儲的相應的列信息，計算K_hl，并查找相應的t階對稱二元多項式同時計算得到g(h,l)；

⑤利用已經存儲的Hash函數計算，即為能力強的節點（H-sensor）Hp與普通傳感器節點（L-sensor）i之間的通信密鑰；

⑥?按照以上方法，在進行分簇的同時，每個普通傳感器節點（L-sensor）與自己的成為簇頭節點的能力強的節點（H-sensor）形成了唯一的對密鑰。