[发明专利]无线传感器网络的自适应密钥部署方法

摘要

无线传感器网络的自适应密钥部署方法属于无线传感器网络中信息安全领域。由于目前无线传感器网络广泛采用的密钥预分配方案中传感器节点间共享密钥的概率较低，网络连通性差。同时，由于部分传感器节点的失效而再次部署新的节点时为了确保与已有节点的连通性，往往部署长时间使用的不安全的密钥信息。本方案通过在簇头节点上运行自适应密钥选择方法，首先通过广播获得周围传感器节点的ID信息，然后利用安全的公钥加密算法向基站查询与ID相对应的传感器节点所预分配的密钥信息，最后构造密钥状态矩阵并选出最佳的密钥子集，从而辅助属于同一部署集内以及不同部署集间的传感器节点建立安全的通信连接。

主权项

1、一种无线传感器网络的自适应密钥部署方法，其特征在于，包括以下步骤：1)簇头节点广播ID查询消息；2)传感器节点接收到簇头节点发送来的ID查询消息后，向簇头节点发送包含自己ID的消息；3)簇头节点接收传感器节点发送来的ID信息，存入ID队列中；4)簇头节点使用自己的私钥对ID队列中所接收到的ID信息进行签名；5)簇头节点将签名后的ID信息发送给基站；6)基站接收到簇头节点发送来的ID信息后，使用簇头节点的公钥验证该消息；7)如果验证通过，基站使用簇头节点的公钥加密与ID队列对应的传感器节点的密钥队列信息；否则，基站丢弃此消息，继续等待接收簇头节点发送来的ID信息；8)基站向簇头节点发送使用簇头节点的公钥加密后的传感器节点的密钥队列信息；9)簇头节点使用自己的私钥解密从基站接收到的自己公钥加密后的密钥队列信息；10)簇头节点使用接收到的密钥队列信息构造用于描述预分配密钥状态的n×m维矩阵M，其中m是传感器节点的数量，n是步骤9)中接收到的密钥队列中所包含的不同密钥数量，也是密钥队列中预分配密钥的数量；如果第i个传感器节点拥有第j个密钥，那么设置Mj，i＝1，否则设置Mj，i＝0；11)判断矩阵M中是否所有元素都为0；如果所有元素都为0，执行步骤16)，否则执行步骤12)；12)把矩阵M按列相加，所得结果存入表示每个预分配密钥出现次数的n×1维向量V中；13)选出向量V中值最大的元素，其对应的行号j即为本轮中选出的最优密钥所对应的编号；如果值最大的元素不止一个，那么选择第一个这样的元素；输出编号j对应的密钥；14)设置矩阵M中所有第j行元素为1的列的所有元素为0；15)执行步骤11)；16)自适应密钥部署方法结束，所有输出的密钥构成最佳密钥子集；簇头节点存储子集中的密钥，以辅助传感器节点间建立安全的通信连接。