基于多级分簇无线传感器网络的身份认证机制

张 旸，何泾沙

（北京工业大学 软件学院，北京100124）

0 引 言

无线传感器网络［1］是一种由大量带有无线通信模块的传感器节点，通过相互转发数据实现的多跳网络，该网络具有自组织、抗毁性强等特点，已经在军事和民用的多个领域进行了应用。由于无线传感器节点在开放的环境中进行无线通信，并且具有携带能量有限，存储能力较低等特点，因此容易遭受恶意攻击［2－3］。为防范各个层面的恶意攻击，建立有效的安全机制十分重要，而实现传感器节点之间有效的身份认证，则是一切安全技术的前提［4］。本文针对多级分簇的无线传感器网络拓扑结构，提出一种新的身份认证机制，该机制能够有效地为多级分簇网路中的传感器节点提供身份认证，并且相比传统的点到点认证机制具有更小的能量消耗和内存要求。

1 多级分簇无线传感器网络模型

1.1 分簇结构的无线传感器网络

分簇结构［5］是一种特殊的无线传感器网络拓扑结构，通过把一个区域的传感器节点划分成许多个簇（cluster），并在簇中选取簇头（cluster header）节点。簇头负责簇内节点的管理和数据转发，普通节点通过簇头向外部传输数据。

在无线传感器网络中，将网络中的节点划分成簇，主要有以下优点：

（1）不同于平面拓扑结构中所有节点需要侦听数据，导致无用的数据侦听成了网络寿命的最大杀手，在分簇拓扑结构中，普通节点可以有计划地关闭通信模块，从而大量减少自身通信能量消耗；

（2）由于簇内节点往往是空间上相邻的，多个节点采集到的数据具有相关性，因此簇头节点可以对簇内采集到的数据进行融合处理，从而大量减少总通信量；……