68、轻量级网络编码的移动自组网密钥分发方案

轻量级网络编码的移动自组网密钥分发方案

1. 引言

移动自组网（MANET）由无线移动节点组成，这些节点具备计算、无线通信和联网能力。即使没有固定基础设施，MANET 也能促进移动设备间的数据交换，在战场、灾难救援等场景有广泛应用。然而，无线网络通过开放信道通信，敏感信息易被拦截，因此保障 MANET 通信安全至关重要。

目前，学术界保障自组网节点通信安全的努力主要分为两类：
- 组密钥协商 ：允许一组用户通过开放不安全网络协商共同的密钥，建立保密的组内广播信道，无需依赖集中式密钥服务器。早期研究注重初始组密钥的高效建立，后续研究在成员加入和离开的效率上不断改进。例如，树状密钥结构、基于环的密钥结构等方案被提出，还有利用非对称组密钥协商概念实现远程协作节点快速传输的方案。非对称组密钥协商的优势在于成员变更时通信和计算成本低，但初始开销较大。
- 密钥分发系统 ：由可信的集中式密钥服务器预设并分配密钥给潜在用户，只有授权用户能读取传输信息。MANET 的动态拓扑、多跳、去中心化和自组织特性带来了安全挑战，特别是如何分发和更新密钥以确保所有参与节点的安全通信。早期协议不支持系统部署后成员的添加或删除，最新方案在保证安全的同时保持了一定的复杂度，但计算和通信成本较高。

网络编码是一种可提高网络吞吐量、效率和可扩展性的技术，其核心思想是允许中间节点混合数据，接收者从数据包中推断原始消息。除了改善网络信息流，网络编码还能提高 MANET 对攻击和窃听的抵御能力。不过，现有的基于网络编码的密钥分发协议存在一些问题，如需要大量内存空间、依赖移动特权节点等。

本文提出了一种基于网络