31、基于加权有向图的安全物联网解决方案

基于加权有向图的安全物联网解决方案

1. 引言

物联网（IoT）中，无线传感器网络（WSN）由大量低成本、资源受限的无线设备（传感器或节点）组成，用于处理敏感的物联网数据。由于其在军事和科学领域的广泛应用，安全至关重要。由于传感器资源有限，对称密钥密码系统（SKC）比公钥设置更受青睐。密钥预分配是实现SKC的常用技术，但构建一个满足所有理想标准的“完美密钥预分配方案（KPS）”是不可能的。

2. 工作动机与计划

设计低成本物联网网络（如WSN）的安全协议时，一个关键挑战是确保不在彼此通信范围内的两个节点之间的安全通信。以往的工作使用中间用户，这些用户可以看到明文通信。我们的工作通过使用具有独立密钥的两种不同密码系统，确保这些通信受到保护。

KPS涉及在部署前预加载对称加密密钥，并在部署后立即建立这些密钥。密钥与其ID的唯一关联在密钥建立过程中公开传输，确保实际密钥不被泄露，但网络图会公开。在我们的加权有向图（WSG）模型中，节点的二级ID（密钥ID集合或其唯一函数 - 节点ID）被隐藏，用于在密钥建立过程中向对手隐藏网络图，从而消除选择性节点攻击或智能攻击。

随机图模型在“可扩展性”和“弹性”方面有一定优势，但存在负载分布不均、连接性和弹性差等问题，不适用于物联网应用。确定性方案具有可预测的连接性、弹性和可扩展性等优点，因此我们选择确定性协议用于物联网网络的安全应用。我们的WSG模型可以支持大量的扩展操作。

3. 基本概念和定义

• 分层WSN（HWSN） ：在这些网络中引入层次结构的标准方法是注入特殊设备，如簇头（CH）或网关节点（GN），它们