[发明专利]基于散列链的无线传感器网络分区式动态安全路由方法有效

专利信息
申请号: 201110176360.3 申请日: 2011-06-28
公开(公告)号: CN102244658A 公开(公告)日: 2011-11-16
发明(设计)人: 白光伟;缪成蓓;曹磊;顾跃跃;叶飞虎 申请(专利权)人: 南京工业大学
主分类号: H04L29/06 分类号: H04L29/06;H04L12/56;H04L9/08;H04W12/04;H04W40/02
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 许方
地址: 211816 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 散列链 无线 传感器 网络 分区 动态 安全 路由 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种动态的基于散列链的无线传感器网络分区式多跳安全路由方法HDS-LEACH(hash-chain dynamic secure LEACH),属于传感器网络领域。

背景技术

传感器网络的应用领域非常广泛,可用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、城市交通以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。在这些应用中,传感器节点需要与基站进行实时通信以便采集及时有效的数据,此时信息的安全性是一个重要的问题。由于部署的环境常常在无人监管的区域,传感器网络更容易受到恶意节点的攻击,更容易被捕获和破坏。如何使整个网络遭受的破坏最小并能继续执行规定的任务是一个需要重点考虑的问题。因此,安全性已成为无线传感器研究领域一个重要研究课题。为保证传感器网络安全运行,节点之间可能发生的通信必须通过密钥以及相应的密钥管理方案加以保护,重要的网络数据应认证。密钥管理方案构成了WSN网络的安全基础构架,为安全路由,安全数据聚合以及安全定位等方案提供了实现的安全基础。

非对称的密钥管理方案由于节点的存储复杂度、计算通信复杂度以及能耗过高,目前普遍认为不适合于WSN网络。2002年Eschenauer和Gligor首次提出密钥预分配方法;在此基础上,Anjum F等提出的对称密钥管理方案引起了人们的广泛关注,基于对称密码学的密钥管理方案成为了当前研究的重点。WSN网络对称密钥管理的核心是密钥预分配,在网络部署前预先给每一个节点分配一定数量的密钥信息,部署后任何两个需要安全通信的节点使用各自的密钥信息创建出一个共享的成对密钥来保护未来产生的通信量。

已有的WSN对称密钥管理方案大致可以分为两种类型:确定型和随机型。确定型为每个节点与其它任何节点都建议一个独立的成对密钥,由于WSN网络的节点仅与其相邻的节点进行通信,因此没有必要为任何一对节点均建立成对密钥。随机密钥管理方案就是部署前节点以随机方式从密钥池里获取部分密钥组成密钥环,部署后相邻节点以一定的概率共享公共密钥,使用这些公共密钥就可建立相邻节点之间的成对密钥,有效降低了节点的存储复杂度、计算复杂度和通信复杂度。

然而这种静态的密钥分配方式并不能完全适应无线传感器网络动态的随机拓扑环境。在传感器网络分簇结构和EBS(Exclusion Basis Systems)的基础上,如何改进现有的层簇式路由协议使无线传感器网络面临的攻击威胁得到有效遏制,提高网络的安全性能是我们现阶段刻不容缓的研究工作。

LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)算法是最早提出的一种基于分簇结构的无线传感器网络分簇算法。基本思想是以随机方式选举簇头节点,非簇头节点将感知到的数据通过相应簇头传输到汇聚节点。为防止某节点长期担任簇头而耗能过多,LEACH定义了“轮”的概念,通过轮循环将整个网络的能量负载平分到每个节点。每一轮由簇的建立和数据传输两个阶段组成。建簇阶段,各节点生成一个0到1之间的随机数,如果该数小于阈值T(n),则该节点被选为簇头。T(n)的计算方法如下:

T(n)=P1-P[rmod(1/P)],nG0,nG---(1)]]>

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