关于逻辑邻居树的资源受限WSN安全群组管理方案.pdfVIP

第32卷第3期 兰州交通大学学报 Vd．32No．3 ofLamhou 2013 2013年6月 Joumal JiaotongUniversity June 文章编号：1001—4373(2013)03—0049-07 基于逻辑邻居树的资源受限WSN安全群组管理方案 Rafiu 张冰涛，王小鹏，Raji King (兰州交通大学电子与信怠工程学院，甘肃兰州730070) 摘要：针对无线传感器网络群组密钥更新过程中通信、计算、存储开销过重以及密钥更新延迟时间过长，重放攻 击等安全问题，提出了一种新的资源受限安全群组密钥管理方案，该方案基于逻辑邻居树原理生成多个逻辑群组， 每个逻辑群组通过群组控制者维护群组内密钥更新以及管理，无需群组外节点路由支持，同时具有必威体育官网网址性、鲁棒性 等特点。分析比较结果表明，新方案通过构建邻居树减少了群组控制者通信、计算、存储方面开销，缩短了群组控 制者密钥更新延迟，解决了恶意节点重放攻击等安全问题． 关键词：无线传感器网络i安全群组管理；逻辑邻居树 中图分类号：TP391．4 文献标志码：A 无线传感器网络[1](WSN)通常被部署在一个原理提出基于逻辑邻居树的资源受限WSN安全群 广泛的区域内用于监控一些环境参数，如潮湿度、温 组管理方案．新方案减少了相关开销，密钥更新延迟 度、压强等．应用中，安全通信至关重要，安全密钥管 从整数级降到对数级，采用随机数法对重放攻击具 理分为3种基本类型：集中式、分布式和分散式盈≈】． 有一定的鲁棒性，无需群组内节点同步． 一般分布式与分散式有一定的限制条件，因此大多 1 LNT方案设计原理 数方案选用集中式． 目前，多数集中式采用单播群组密钥分发，如文 逻辑邻居树方案是将无线传感网络根据安全级 Station，BS)作为群组控制者别与实际应用需要划分为若干个群组，每个群组有 献[4-1，将基站(Base controller，GC)，并采用adhoe网络的路由 一个群组GC．逻辑邻居树结构代表了群组成员之 (Group 协议(如AODV[5|，DSR[6])，即一种集中式单播群间的相邻关系，逻辑邻居树根节点为群组GC，其所 组密钥分发方式．实际上是假设整个无线传感器网 有邻居节点依附于该GC，这些邻居节点连接它自 络为一个群组，GC管理整个群组，资源不受限，这 身的邻居节点，直到覆盖整个群组．GC负责整个逻 样便造成了路由通信、计算和存储开销过大，且真实 辑树的维护管理，每个群组成员维护一张孩子节点 环境中，GC资源不可能无限制．此外，部分集中式 列表． 密钥管理采用多播群组密钥分发方式[7名]，虽减少计 一个节点接收到父亲节点的密钥更新消息时， 算、存储、通信开销，却引入了其它的开销，如多播 该节点根据自身孩子节点列表将密钥更新消息转发 表、多播路由的维护． 给孩子节点．因此，GC密钥更新消息通过转发从一 文献[9]首次提出GC资源受限安全群组通信个父亲节点到孩子节点，直至整个群组内成员全部 RiSeG方案，将WSN分割若干个群组，其中GC负接受到该密钥更新消息．这样的方式，一个GC通过 责发送命令，接受请求以及群组内成员通信的管理． 发送密钥更新消息仅给其邻居节点代替发送给所有 RiSeG方案密钥更新延迟为整数级，为抵御重放攻群组成员，从而减少计算、存储、通信开销等问题． 击，群组内节点需要同步，但是WSN节点同步会产 密钥更新消息包含一个新的群组密钥，该群组 生很大的通信开销H引．本文在RiSeG方案的基础密钥是群组内成员共享并具有排外