低能耗动态无线传感器网络密钥管理协议研究

摘要

无线传感器网络能够实时监测、感知和采集各种环境或者对象的信息，并且能够对其进行相应的数据处理，因此，它被广泛地应用于军事、医疗、交通、环境等诸多领域。由于传感器节点通常分布在较恶劣环境、无人区域甚至敌方阵地，没有人工参与维护，那么有效地减少传感器节点的耗能、确保整个传感器网络的通信安全是极其重要的。
　　 针对传感器节点自身能量低、存储空间有限等特点，同时为了增强网络的安全性和尽量减少密钥计算带来的能量开销，本文设计出一种基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理协议。在密钥生成阶段，共享密钥的计算采用或运算及异或运算。这两种运算方式对于传感器来说简单、高效并且耗能较低。在整个网络的存活周期，不涉及共享密钥对的传递，节点间传递的只是用于密钥计算的相关数值，在很大程度上减少了密钥泄露的可能。此外，该协议尽量减少传感器节点间的通信量，也降低了节点耗能。传感器节点间的对密钥每隔一段时间即进行更新，或者在网络中有节点被俘时，基站会通知网内所有的节点进行通信密钥的更新，网络的安全性能有较大的提高。
　　 本文的最后一部分使用NS-2网络模拟软件进行本协议的模拟仿真，选择与LEACH-C路由协议相结合，这种路由协议通过基站的参与采用中心控制算法进行分簇。仿真针对传感器节点的耗能及网络的安全性两方面进行，最后通过验证证实了本协议具有降低传感器节点耗能及增强传感器网络安全性的优点。