34、高效密钥分配与认证方案解析

高效密钥分配与认证方案解析

1. 哈希二叉树（HBT）组密钥分配方案

1.1 HBT 方案优势

在无线传感器网络的组密钥分配中，HBT 方案相较于 DDHC 方法有显著改进。DDHC 方法仅允许组节点申请一个预定义的生命周期，而 HBT 方案消除了这一限制，为组密钥管理（GKM）提供了一种高效且灵活的节点访问控制方式。

1.2 性能分析

1.2.1 计算开销

与 DDHC 方法相比，基于 HBT 的算法具有更高的计算效率，具体计算开销对比如下：
| 方法 | 最小哈希操作数 | 最大哈希操作数 | 平均计算开销 |
| — | — | — | — |
| DDHC | 2 | (2(m - 1)) | (O(m)) |
| HBT | 1 | (\lceil \log_2 m \rceil) | (O(\log_2 m)) |

从表格可以看出，HBT 方案在计算开销方面表现更优，尤其是在节点数量较多时，优势更为明显。

1.2.2 存储和通信开销

将 HBT 方案与其他三种类似的自修复密钥分配方法进行比较：
| 方法 | 广播通信开销 | 单播通信开销 | 存储开销 |
| — | — | — | — |
| HBT / DDHC | (O(t \log q)) | (O(m \log q)) | (O(m \log q)) |
| Stadden | (O((mt + m) \log q)) | (O(m^2 \log q)) | (O(m^2 \log q)) |
| Liu