异构无线传感器网络的密钥管理方案

余旺科

绍兴文理学院数理信息学院 浙江 312000

0 引言

由于传感器节点的绝大部分内存消耗在密钥的存储上，因此降低传感器节点存储的密钥数量是密钥管理方案的一个主要目标。最近的研究工作表明，基于椭圆曲线密码体制可在无线传感器节点上快速运行。采用椭圆曲线密码体制，本文提出了一种无线传感器网络密钥管理方案，简称为ECCKG方案。

1 ECCKG网络模型

ECCKG方案由少数簇头传感器(C)和多数普通传感器(T)两种类型的传感器节点构成，在ECCKG方案中，将采用异构无线传感器网络模型来对传感器节点进行密钥管理。ECCKG方案的网络拓扑结构如图1所示。

图1 ECCKG方案的网络模型

2 ECCKG方案

基站负责管理所有传感器节点的身份标识符，包括节点密钥和其他一些私有信息等。ECCKG方案中的符号含义如表1所示。

表1 ECCKG方案中的符号含义

2.1 ECCKG网络建立

在ECCKG方案中，第i簇中节点路径建立前的网络如图2所示。

图2 路径信息建立前的网络图

在图2中，如果两个传感器连着，表示他们是邻居节点，即可以直接进行通信。从图2可以看出，传感器1iT到簇头iC有如下几条路径：

虽然有多条路径可以由节点Ti1到Ci，但不是所有的路径信息都是有效的。如由路径Ti1⇔Ti9⇔Ti6⇔Ci明显比路径Ti1⇔Ti9⇔Ci远。而通过Ti1⇔Ti2⇔Ci和Ti1⇔Ti9⇔Ci路径由传感器Ti1到Ci又选哪条更好些，这就要看由传感器Ti1到Ci通过哪条路径的时间是最短的。下面分析第i簇中的普通传感器到簇头传感器Ci的路径建立情况。

首先，簇头Ci广播一个Hello消息(H)：

其中，传感器DCi为簇头Ci的身份标识符，最后面另外附加的DCi表示该消息是簇头签发的；……