余宜诚,张文才,胡 亮,吴方明,初剑峰

(1. 吉林大学 计算机科学与技术学院,长春 130012；2. 吉林省公安厅 交通警察总队,长春 130028)

无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)广泛应用于环境监控、 军事、 医疗、 交通控制、 森林防火等领域[1-3],但由于传感器节点大多数部署在无人触及、 易受损、 易被俘获的环境下,因此保证无线传感器网络的安全性十分重要[4-6].

为实现WSN中节点通信的机密性、 完整性和可认证性等安全特性,人们提出了许多密钥管理方案,如E-G方案[7]、 基于E-G模型的实现方案[8]、 基于多项式的密钥管理方案[9]、 基于部署信息的方案[10]、 LEAP方案[11]和基于椭圆曲线点加的方案[12]等.

本文提出一种基于LEAP方案改进的密钥管理方案,通过引入秘密信息验证节点的合法性,用Diffie-Hellman算法生成配对密钥以增强方案的安全性,与LEAP方案相比,本文提出的方案在计算代价上略有增加,但能克服LEAP方案的缺点.

1 预备知识

1.1 LEAP方案

LEAP方案是基于单一密钥机制无法实现无线传感器网络安全通信思想而提出的,该方案的优点是当网络中的节点被俘获时,不会对其他节点的安全产生威胁,但在节点部署后特定的时间段内,节点需要保存WSN全网通用的主密钥,而一旦该密钥暴露,网络的安全极其危险.

LEAP方案的提出基于如下假设：攻击者想要俘获WSN中的传感器节点,至少需要花费Tmin时间,而新节点部署后,寻找邻居节点并产生与邻居节点的配对密钥需花费Test时间(Tmin>Test). 该方案根据网络中传送的消息包类别和安全级别,将网络中的通信密……