25、无线传感器网络中的密钥管理

无线传感器网络中的密钥管理

在无线传感器网络中，密钥管理是确保通信安全的关键环节。下面将详细介绍几种不同的密钥预分配和建立方案。

1. 基于层次结构的随机密钥池预分配方案

传统的随机密钥池预分配方案在实际应用中存在一些局限性，例如传感器之间可能会出现孤立节点。不过，Hwang和Kim认为这并非糟糕的结果，因为在实际中，孤立节点可通过增加传输功率与大型组件建立链接或路径。

Traynor等人将基本的随机密钥池预分配方案扩展到了层次化传感器网络。他们指出，在实际传感器网络中，纯粹的点对点通信并不现实，通常会有一些更强大的传感器作为控制设备，这些控制设备在预分配阶段可容纳更多密钥。基于此，他们提出了一种不平衡的随机密钥池预分配方案，该方案在不增加“工作”传感器节点内存成本的情况下，能提供更高的安全级别。

2. 利用部署知识的密钥预分配方案

如果能预测或控制网络部署后的结构，密钥预分配会更高效，因为可以将密钥合理分配给相邻的传感器节点。

2.1 Du等人的方案

Du等人观察到，在许多实际应用中，传感器之间的长距离通信并不常见，因此只需在部署后物理上相邻的节点之间建立共享密钥。他们改进了原始的Eschenauer和Gligor方法，保证了两个物理相邻节点建立共享密钥的概率为p。

具体步骤如下：
1. 将N个待部署的传感器节点划分为t × n个组，每个组Gi,j（i = 1, …, t；j = 1, …, n）大小相等。
2. 每个组Gi,j的目标部署位置记为(xi, yi)，组内每个传感器k的实际部署位置遵循概率密度函数f(x - xi, y - yi)，其中f(