[發明專利]一種基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法

有效

• 申請號: 201310187555.7
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN103220668A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 尚鳳軍;周永奎;許可
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W12/04
• 分類號: H04W12/04;H04W84/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：進行網絡初始化，建立整個簇的拓撲結構模型；

步驟二：采用節點分層算法決定無線傳感網絡中普通傳感節點SN的密鑰組合，在簇首CH中生成EBS矩陣；

步驟三：管理密鑰分配。

2.根據權利要求1所述的基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法，其特征在于：步驟一具體包括：1）在無線傳感網絡部署好之后，節點進行一跳鄰居發現過程，節點在一跳范圍內廣播鄰居節點發現信息，接收到信息的節點將信息保存在自己的鄰居列表中；2）對無線傳感網絡進行分簇；3）普通傳感節點將鄰居列表發送至自己所在簇的簇首CH，在簇首中形成整個簇的拓撲結構模型。

3.根據權利要求1所述的基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法，其特征在于：步驟二具體包括：1）計算所有節點度數，選取度數最大的節點作為根節點，根節點的鄰居節點處在第二層，依此類推；2）根據層數優先、同層節點中度數較大的節點優先分配密鑰的準則，劃分節點分配密鑰的優先次序；3）根據簇內的節點數量選取合適的k和m，在k+m值最小的前提下，保證k的值最小，其中k表示每個節點分配的管理密鑰的數量，m為密鑰更新的信息數；4）根據節點分配次序，依次指定節點密鑰組合，并保證鄰居節點中分配的密鑰組合漢明距離最小，在對節點分配密鑰時只挑選未使用的密鑰組合。

4.根據權利要求1所述的基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法，其特征在于：步驟三具體包括：1）簇首CH向基站申請用于分配管理密鑰的種子seed，并利用seed生成分配密鑰k_s=F(seed)，其中F為密鑰生成函數；2）簇首CH在簇內廣播seed和利用k_s加密的EBS矩陣，簇內節點SN收到消息后根據seed生成密鑰k_s同時解密得到EBS矩陣；3）密鑰生成節點KGN生成同化多項式密鑰k_a，并利用k_s加密后發送給簇首CH，簇首CH在簇內逐個廣播k_a；4）SN利用k_s和EBS矩陣接收僅屬于自己的k個密鑰多項式。

5.根據權利要求1所述的基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法，其特征在于：所述基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法還包括步驟四：添加節點；所述添加節點的過程具體包括：1）添加的節點部署后向其鄰居節點廣播鄰居發現信息；2）收到該鄰居發現信息的傳感節點將添加的節點信息添加在自己的鄰居列表中，同時向添加的節點發送回復消息；3）添加的節點收到回復消息后形成節點鄰居列表，向合適的簇首發送節點加入請求消息；4）簇首收到節點加入請求消息后對添加的節點的身份進行驗證，驗證成功后為該節點分配與鄰居節點漢明距離最小的管理密鑰組合。

6.根據權利要求1所述的基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法，其特征在于：所述基于鄰居發現的無線傳感網絡動態密鑰管理方法還包括步驟五：更新密鑰；具體過程為：1）當簇的拓撲結構不發生變化：簇首向密鑰生成節點KGN發送密鑰更新請求，KGN生成新的管理密鑰多項式k_a’并將k_a’用k_a加密得到E(k_a’,k_a)，并進一步用k_s加密得到E(E(k_a’,k_a),k_S)發送給簇首，簇首使用k_s解密，得到E(k_a’,k_a)，同時在簇內廣播E(k_a’,k_a)，普通傳感節點收到后用k_a解密的到新的管理密鑰k_a’，刪除更新前的管理密鑰k_a；2）當簇的拓撲結構發生變化，簇首根據更新后的拓撲結構重新進行管理密鑰分配。