17、802.15.4带睡眠管理的信标启用集群中密钥分发的能耗分析

802.15.4带睡眠管理的信标启用集群中密钥分发的能耗分析

1. 引言

为了以经济高效的解决方案打入无线传感器网络（WSNs）市场，我们需要标准化的低成本、低功耗和短距离通信的低速率无线个人区域网络（LR - WPAN）技术。IEEE 802.15.4标准是这一领域应用的重要候选者。

802.15.4规范在数据链路层概述了一些基本安全服务，这些服务可与上层的高级技术相结合，以实现全面的安全解决方案。例如，最近的ZigBee规范实现了一系列协议，包括与安全相关的协议，可部署在802.15.4网络中。然而，由于802.15.4设备的通信和计算资源通常受到严重限制，实施这些解决方案可能会带来显著的性能开销。出于成本效益的考虑，我们假设在以信标启用、时隙CSMA - CA模式运行的IEEE 802.15.4传感器集群上实现对称密钥建立（SKKE）协议。

密钥更新提供了一种自动机制，用于限制当链路密钥被泄露时可能暴露的数据量。密钥更新频率取决于密钥更新开销和网络运行的威胁环境。因此，控制密钥的生命周期以及确定密钥更新的方式是任何网络中的一项具有挑战性的任务。

我们将开发一个包含周期性密钥交换（具有可变更新阈值）、电源管理和传感数据应用的集群行为分析模型。集群中的节点应用睡眠技术，以便每秒仅向协调器传送所需数量的数据包（我们称之为事件传感可靠性）。我们将使用数值结果来评估密钥交换在介质行为、交付数据包总数、节点利用率以及对节点寿命的影响等方面的开销。

2. 802.15.4信标启用MAC概述

• 网络运行模式 ：具有星型拓扑的802.15.4网络在信标启用模式下运行，其中信道时间