一种基于单向函数的分布式无线传感器网络密钥管理方法技术

本发明专利技术公开一种基于单向函数的针对分布式无线传感器网络的密钥管理方法，方法支持网络扩展和节点动态移动。新节点加入到网络中时，新加入节点能与网络中邻居节点建立安全通信对密钥；当节点从邻居节点通信范围移出时，原邻居节点撤销与其通信对密钥；密钥使用时间过长时，节点间更新对密钥。方法对节点存储资源要求低，节点只需预存储一个单向函数、一对公私钥及公钥子集，邻居节点间即能以很高概率建立起通信对密钥；提高了网络安全性能，网络中节点被俘获不影响其余节点、链路安全性，实现本发明专利技术的目的。

A key management method for distributed wireless sensor networks based on one-way function

The invention discloses a key management method for a distributed wireless sensor network based on a one-way function, which supports network expansion and node dynamic movement. The new node is added to the network, the new nodes and network neighbor nodes can establish a secure communication on the key; when the node from the neighbor node communication range is removed, the original and the communication of neighbor node revocation key; key used for a long time, update on key nodes. The method has low requirement to node storage resources, pre storage nodes need only a one-way function, a pair of private key and public key subset, the neighbor node can establish a high probability of communication on the key; improve the network security performance, network node capture does not affect other nodes, link security, implementation of the invention the purpose of.

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
１．一种基于单向函数的分布式无线传感器网络密钥管理方法，其特征在于，无线传感器网络包括基站、传感器节点两类节点，各节点有唯一身份编号ＩＤｉｊ，所述密钥管理方法包括如下步骤：１）在网络规模为ｎ的网络中，部署前，基站首先产生拥有Ｎ个初始公钥的初始公钥集合Ｓ：｛ＵＫ１０，ＵＫ２０Ｌ　ＵＫｉ０Ｌ　ＵＫＮ０｝，其中ＵＫｉ０为第ｉ个初始公钥，ｎ＝Ｎ×Ｎ；２）基站利用单向函数Ｈ（ｘ），及初始公钥集合Ｓ产生一个公钥集合Ｐ：（ｍａｔｈ）??（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤＫｉｊ对应私钥；４）基站从公钥集合Ｐ中选择一个元素［ＩＤｉｊＵＫｉｊ］及其对应的私钥ＲＫｉｊ分配给节点，ＩＤｉｊ为该节点身份编号，ＵＫｉｊ为该节点公钥，ＲＫｉｊ为该节点公钥对应的私钥；所选元素不会重复，分配完成后，所有的节点都将拥有唯一身份编号、公钥及对应的私钥；５）同时，节点部署前，基站为每个传感器节点从初始公钥集合Ｓ中随机选择ｍ（ｍ＜Ｎ）个初始公钥，组成初始公钥集合Ｓ的子集Ｔ，预存储于传感器节点中，传感器节点还预存储单向函数Ｈ（ｘ）；６）节点部署到网络中后，首先向外广播自己身份编号ＩＤｉｊ，邻居节点接收到该消息后，查找自己初始密钥子集Ｔ，若密钥子集Ｔ中存在初始密钥ＵＫｉ０，则邻居节点根据单向函数Ｈ（ｘ）及初始密钥ＵＫｉ０计算该节点公钥ＵＫｉｊ，ＵＫｉｊ＝Ｈｊ（ＵＫｉ０）．其中Ｈｊ（ＵＫｉ０）为对初始密钥ＵＫｉ０进行ｊ次单向函数计算；７）邻居节点计算出该节点公钥ＵＫｉｊ后，随机产生通信对密钥ｋｐａｉｒ，并用对方节点公钥ＵＫｉｊ加密对密钥ｋｐａｉｒ，向对方节点分发对密钥；８）节点编号为ＩＤｉｊ节点接收到加密信息后，用本节点私钥ＲＫｉｊ解密信息，获（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ取对方节点分发的通信对密钥ｋｐａｉｒ。）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＵＫ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＩＤ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杰，黄蓓，欧国华，黎娟，邓夏阳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84