32、保障物联网安全：加权有向图与多协议框架的应用

保障物联网安全：加权有向图与多协议框架的应用

在物联网（IoT）和无线传感器网络（WSN）的安全领域，保障数据的安全传输和网络的稳定运行至关重要。加权有向图（WSG）模型和多协议安全框架为解决这些问题提供了有效的解决方案。

1. 节点与簇头的管理

在WSN中，节点可能会出现位置不当的情况，即“错放节点”。当一个节点的通信半径内存在多个簇头（CH）时，需要进行挑战和响应测试来确定该节点是否处于期望的簇中。
- 挑战和响应测试 ：若其中一个CH能正确响应挑战和响应测试，该节点就在其期望的簇中；否则，它就是“错放节点”。
- 寻找新簇头 ：“错放节点”使用全球定位系统（GPS）找出最近的CH，并将其视为“新”CH。若有两个或多个CH与该“错放节点”距离最小，则选择簇规模较小的CH作为其“新”CH。

2. WSG模型在低成本网络中的应用

WSG模型可用于设计WSN的分层密钥预分配方案，该方案结合了全局图和局部图，能显著提升网络的安全性。
- 密钥建立协议（KEP） ：现有KPS的KEP使用未加密的（全局）密钥ID传输，这会将网络（密钥）图暴露给窃听者，引发智能攻击。引入“本地密钥”后，在“（全局）密钥建立阶段”可传输加密的密钥ID，限制攻击者获取未加密的密钥ID，从而消除“选择性节点攻击”或“智能攻击”等弱点。
- 消息交换 ：现有KPS的消息交换步骤如下：
- 对于共享公共密钥的相邻传感器，发送的消息用该公共密钥加密，然后通过无线信道传输，只有拥有共享密钥的接收者