[发明专利]一种基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法

权利要求书

1.一种基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：进行网络初始化，建立整个簇的拓扑结构模型；

步骤二：采用节点分层算法决定无线传感网络中普通传感节点SN的密钥组合，在簇首CH中生成EBS矩阵；

步骤三：管理密钥分配。

2.根据权利要求1所述的基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法，其特征在于：步骤一具体包括：1）在无线传感网络部署好之后，节点进行一跳邻居发现过程，节点在一跳范围内广播邻居节点发现信息，接收到信息的节点将信息保存在自己的邻居列表中；2）对无线传感网络进行分簇；3）普通传感节点将邻居列表发送至自己所在簇的簇首CH，在簇首中形成整个簇的拓扑结构模型。

3.根据权利要求1所述的基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法，其特征在于：步骤二具体包括：1）计算所有节点度数，选取度数最大的节点作为根节点，根节点的邻居节点处在第二层，依此类推；2）根据层数优先、同层节点中度数较大的节点优先分配密钥的准则，划分节点分配密钥的优先次序；3）根据簇内的节点数量选取合适的k和m，在k+m值最小的前提下，保证k的值最小，其中k表示每个节点分配的管理密钥的数量，m为密钥更新的信息数；4）根据节点分配次序，依次指定节点密钥组合，并保证邻居节点中分配的密钥组合汉明距离最小，在对节点分配密钥时只挑选未使用的密钥组合。

4.根据权利要求1所述的基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法，其特征在于：步骤三具体包括：1）簇首CH向基站申请用于分配管理密钥的种子seed，并利用seed生成分配密钥k_s=F(seed)，其中F为密钥生成函数；2）簇首CH在簇内广播seed和利用k_s加密的EBS矩阵，簇内节点SN收到消息后根据seed生成密钥k_s同时解密得到EBS矩阵；3）密钥生成节点KGN生成同化多项式密钥k_a，并利用k_s加密后发送给簇首CH，簇首CH在簇内逐个广播k_a；4）SN利用k_s和EBS矩阵接收仅属于自己的k个密钥多项式。

5.根据权利要求1所述的基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法，其特征在于：所述基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法还包括步骤四：添加节点；所述添加节点的过程具体包括：1）添加的节点部署后向其邻居节点广播邻居发现信息；2）收到该邻居发现信息的传感节点将添加的节点信息添加在自己的邻居列表中，同时向添加的节点发送回复消息；3）添加的节点收到回复消息后形成节点邻居列表，向合适的簇首发送节点加入请求消息；4）簇首收到节点加入请求消息后对添加的节点的身份进行验证，验证成功后为该节点分配与邻居节点汉明距离最小的管理密钥组合。

6.根据权利要求1所述的基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法，其特征在于：所述基于邻居发现的无线传感网络动态密钥管理方法还包括步骤五：更新密钥；具体过程为：1）当簇的拓扑结构不发生变化：簇首向密钥生成节点KGN发送密钥更新请求，KGN生成新的管理密钥多项式k_a’并将k_a’用k_a加密得到E(k_a’,k_a)，并进一步用k_s加密得到E(E(k_a’,k_a),k_S)发送给簇首，簇首使用k_s解密，得到E(k_a’,k_a)，同时在簇内广播E(k_a’,k_a)，普通传感节点收到后用k_a解密的到新的管理密钥k_a’，删除更新前的管理密钥k_a；2）当簇的拓扑结构发生变化，簇首根据更新后的拓扑结构重新进行管理密钥分配。