[发明专利]基于多哈希链的无线传感器网络密钥分配和管理协议

摘要

本发明提供一种基于多哈希链的无线传感器网络密钥分配和管理协议，能够克服传统无线传感器网络密钥管理算法设计上的不足，通过多条哈希链建立的节点对密钥(pair-wise key)在显著降低存储开销的同时，为网络提供确定的安全性；基于多项式因式分解，一次广播来完成簇密钥的安全分发和更新，解决基于分簇安全算法存在的抵御物理俘获攻击能力低和簇密钥分发、更新通信开销大的问题。

主权项

一种基于多哈希链的无线传感器网络密钥分配和管理协议，其特征在于，该协议在传感器节点被部署前，事先为每个节点配置一个唯一密钥，这些密钥来自于哈希函数产生的密钥链，其链中每个密钥均带有一个与其在该密钥链所处位置相对应的顺序号；一旦链中某个密钥被节点选中，便把该密钥及其相应的顺序号一起分配给该节点；配置有密钥和密钥顺序号的节点一旦被部署，节点就通凭借哈希函数的特点和顺序号，建立起相互间的节点对密钥；其中，为每个节点配置的密钥和对应顺序号将分别从两个或多个不同哈希函数产生的密钥链中选择，节点被部署后，在通信节点间，对其多个密钥进行异或运算而得到用于通信的节点对密钥；携带取自多条哈希密钥链密钥和对应顺序号的传感节点一旦被部署到目标区域，节点按照一定的方式组织成多个分簇，这时网络中所有的节点只有一种身份，或者簇首，或者成为某个分簇的成员；分簇一旦形成，由选出的簇首随机产生簇内通信密钥，经由此随机密钥，结合簇首与簇内各节点成员间的对密钥，簇首需构造一特殊多项式，此多项式满足条件：在获取多项式各项系数和簇内任一节点与簇首节点间对密钥的情况下，通过数学运能获取簇内通信密钥；此多项式一旦建立，簇首向簇内各节点广播多项式系数，簇内成员通过簇首广播获取多项式系数，再通过自身与簇首间共享的节点对密钥，就能获取簇内通信密钥，而那些非簇内节点被屏蔽在该簇之外。