[发明专利]一种传感器网络中基于中国剩余定理的组密钥建立方法

摘要

本发明涉及一种传感器网络中基于中国剩余定理的组密钥建立方法，采用的预分发的方式，在传感器节点撒布在具体区域之前就预置了秘密信息，然后利用秘密信息计算群组密钥；当有新节点加入或者旧节点撤销的情况下也可以更新组密钥，这保证了网络的安全性。另外，其抗攻击和密码分析的能力比一般基于对称机制的密钥管理方案要强。基于公钥性质的传感器网络密钥管理机制有利于其上层网络（如物联网中的传输层，应用层网络）对公钥密钥算法的扩展和使用。

主权项

1.一种传感器网络中基于中国剩余定理的组密钥建立方法，其特征在于，方法具体步骤如下：1）假设网络中存在一个基站节点BS，和n个一般节点，Gc=(N₁,N₂,. .., N_n)是n个一般节点的初始集合；2）秘密信息的生成和节点初始化的过程是：第一步：BS选择n个两两互素的整数q₁,q₂, ..., q_n,让它们作为n个节点的私密信息，这里, 当ij时 gcd(q_i,q_j)=1；然后BS 随机选择一个一次多项式f(x)=a₁x+a₀, 令K_g 为组密钥，并将其作为一次多项式的常数项，即a₀=K_g；BS 随机产生两个整数作为f(x)的输入，得到两个秘密分享S₀和S_g，S_g 是用来屏蔽组密钥K_g的；第二步：BS 用S_g 和 q_i(i=1,…,n)产生如下的n个子秘密: BS再由P=q₁q₂ ... q_n , P_i= P/q_i(i=1,…,n)计算得 P 和P_i；同时它还要由P_iP_i’=1 mod q_i计算得P_i’ (i=1,…,n)； 进一步BS再计算出 y_i=c_iP_iP_i’ 和 s_i=y_iP； 第三步：BS 将消息{s₁,…,s_n, P₁,…,P_n,S₀} 广播给网络中所有的节点，如果BS与各节点间有对密钥K_in，它也可以用各节点N_i 的对密钥对广播消息进行秘密传输，如:；3）组密钥的恢复过程：当各节点接收到基站BS发来的消息后,节点N_i先将用自己节点的私密信息q_i计算出P=P_iq_i；  再根据y_i =s_i/P恢复y_i ；然后由计算出S_g；再根据接收到的 S₀ 和计算出的 S_g, 节点N_i 将根据Shamir的秘密分享定理计算出组密钥K_g ，即a₀=, 这里L_i(0) 是由拉格朗日插值定理计算出的系数；4）新节点的加入：当有一个新节点加入时,基站将从步骤2）过程的第二步开始重新产生n+1个子秘密；然后以同样的方式计算出P, P_i, P_i’ ,y_i, s_i(i=1,…,n,n+1),并广播给所有节点；节点再以步骤3）过程中的方式恢复组密钥；5）节点的撤销：当有一个节点需要从网络中撤销时,基站将从步骤2）过程的第二步开始重新产生n-1个子秘密；然后以同样的方式计算出P, P_i, P_i’ ,y_i, s_i(i=1,…,n-1),并以节点对密钥加密的方式发送给所有节点；节点再以步骤3）过程中的方式恢复组密钥。