[發(fā)明專利]異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰設(shè)置方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210150753.1
• 申請(qǐng)日: 2012-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN102651864A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彩霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W12/04
• 分類號(hào): 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置方法。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展與融合，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)、生活、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知、采集監(jiān)測(cè)對(duì)象的各種信息。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與傳統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)相比具有體積小、價(jià)格低、智能化的特點(diǎn)，通常被大量的布置在開放區(qū)域。?但是正是由于傳感器節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間有限、計(jì)算能力較低、傳輸范圍有限，能量有限的特點(diǎn)，復(fù)雜的安全算法無法實(shí)施，如何在有限的能量要求和傳輸范圍下，設(shè)計(jì)合理的安全算法保護(hù)節(jié)點(diǎn)間信息的安全性，是目前研究的熱點(diǎn)。

在所報(bào)道的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理方法中，針對(duì)同種結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究較多，但異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)更加符合實(shí)際應(yīng)用狀況，本發(fā)明針對(duì)實(shí)際的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)開銷、通信開銷、計(jì)算開銷較大，如何有效的在降低能量消耗的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連通性、安全性及能量消耗三者的平衡，最大程度的平衡安全與資源開銷的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，進(jìn)一步平衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量消耗與安全性之間的關(guān)系，通過一定的數(shù)學(xué)手段，提出一種高效的異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理協(xié)議，在降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)消耗的基礎(chǔ)上，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性，?使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)100%抗捕獲攻擊能力的異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰設(shè)置方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，

步驟一：構(gòu)建三層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即所有普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）構(gòu)成感知底層、所有能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（H-sensor）構(gòu)成收集傳輸信息的高級(jí)簇頭層，基站(Base?station)單獨(dú)構(gòu)成最上層；

步驟二：在有限域GF?(q)上產(chǎn)生若干個(gè)t階對(duì)稱二元多項(xiàng)式（假設(shè)多項(xiàng)式為????????????????????????????????????????????????(q為與密鑰長度相適應(yīng)的大素?cái)?shù))，該多項(xiàng)式具有g(shù)(x,y)=?g(y,x)的特點(diǎn)），從若干個(gè)t階對(duì)稱二元多項(xiàng)式隨機(jī)選取S個(gè)t階對(duì)稱二元多項(xiàng)式構(gòu)成N×N的對(duì)稱矩陣A，N為網(wǎng)絡(luò)中的包括普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）、能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（H-sensor）的總的節(jié)點(diǎn)數(shù)，并同時(shí)通過LU矩陣?yán)碚搶?duì)稱矩陣A分解成上三角矩陣L和下三角矩陣U，每個(gè)能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（H-sensor）存儲(chǔ)一個(gè)上三角矩陣的某一行向量j和相應(yīng)的下三角矩陣的列向量j，同時(shí)將該某一行向量j的行數(shù)j作為ID號(hào)保存，以及保存一個(gè)Hash函數(shù)；

步驟三：能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（H-sensor）、普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）的密鑰預(yù)分配：

每個(gè)普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）存儲(chǔ)兩個(gè)密鑰K_i?和K_Li?-?Hj，K_i用于普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）與基站之間的通信密鑰，由基站隨機(jī)產(chǎn)生，每個(gè)普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）與基站的通信密鑰唯一，

K_Li?-?Hj用于普通傳感器節(jié)點(diǎn)（L-sensor）i與能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（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(jié)點(diǎn)（L-sensor）i上，其產(chǎn)生過程如下：

a.?基站任意選取出2個(gè)ID號(hào)分別為h、l的能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（H-sensor）的預(yù)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(jù)選取的信息（L_r(h)，U_c(h)）和（L_r(l)，U_c(l)），計(jì)算K_hl=L_r(h)×U_c(l)和K_lh=?L_r(l)，×U_c(h)，由對(duì)稱矩陣的性質(zhì)知K_hl=K_lh；

b.?根據(jù)K_lh得到對(duì)稱矩陣A上的公共t階對(duì)稱二元對(duì)稱多項(xiàng)式，分別將兩個(gè)能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)（H-sensor）的ID號(hào)h、l代入，得到；