文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
无线传感器网络密钥管理研究
姓名:蔡云峰
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:毛宇光
2010-12
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
无线传感器网络带来了信息感知和信息获取的一场革命,改变了人类与自然界之间的交互
方式,无论在军用还是民用领域都有着十分广阔的应用前景。由于传感器网络容易遭受各种攻
击,其安全问题成为首要的关注焦点。密钥管理作为一种基础性的安全服务,对传感器网络的
安全具有重要作用。
本文针对密钥管理展开了研究,并取得了一些有意义的研究成果,其主要内容如下:首先,
提出了一种基于蜂窝模型的密钥预分配方案,根据蜂窝模型进行区域划分、密钥池构建、密钥
分配和节点部署,提高了节点间建立共享密钥的概率,使网络具有更好的连通性。其次,提出
了基于散列链的异构无线传感器网络密钥管理方案,该方案采用散列链技术,运用秘密分存策
略,使感知节点妥协不会暴露网络中其它的安全通信链路,同时避免了簇头节点妥协导致的单
点失效问题,另外,利用高性能的簇头节点和基站构成两级 KDC,通过在线的密钥分发保证了
网络的本地连通性为 1。与现有方案相比,该方案提高了抗毁性和连通性,同时减少了存储开
销。最后,针对基于双向散列链的自愈组密钥分发机制存在的合谋问题,提出了滑动窗口自愈
的密钥分发机制。通过采用带密钥的双向散列链,引入自愈密钥参与会话密钥的计算,通过滑
动窗口控制自愈区间,减少了密钥暴露,实现了抗区间合谋攻击的能力。相关分析和仿真结果
表明,该方法在保证效率的前提下,大大降低了合谋风险,有效地提高了安全性。

关键词:无线传感器网络,密钥管理,密钥预分配,蜂窝模型,散列链,滑动窗口自愈
i
无线传感器网络密钥管理研究
ABSTRACT
Wireless works (WSNs) are bringing about a revolution in the means of information
perception and information acquisition. It changes the interactive mode between human and nature.
WSNs are prone to all kinds of attacks thus security es the first concern. As a foundational
security service, the key management plays an important role in the security of WSNs.
This thesis focuses on the key management problems, and presents some positive research
achievements. Firstly, a hexagon-based key predistribution scheme was presented. It uses
hexagon-based model to partition the deployment area, construct the key pool, distribute the keys and
deploy the sensor nodes. This scheme increases the probability of pair-wise key establishment and
improves the connectivity of WSNs. Secondly, a key management scheme for heterogeneous wireless
work using keyed-hash chain is presented. It uses keyed-hash chain with the strategy of
decentralized secret storage, so as to promised node will not discolse the secure links of the
other nodes, and at the same time, which can avoid that work goes into paralysis for cluster
head es invalid. The high-powered cluster heads and base station make up