28、传感器网络安全定向扩散协议（SDD）详解

传感器网络安全定向扩散协议（SDD）详解

1. 引言

在传感器网络中，保障数据传输的安全性和可靠性至关重要。本文将详细介绍一种名为 SDD（Secure Directed Diffusion）的安全定向扩散协议，它通过四个阶段实现数据的安全扩散，并运用单向链来保护各阶段的安全。

2. 假设条件

为了更好地设计和理解 SDD 协议，我们做出以下假设：
- 网络物理层和 MAC 层攻击（如物理干扰和物理拒绝服务攻击）不在本文讨论范围内。
- 传感器网络包含一个基站（汇聚节点）和数千个传感器节点，且汇聚节点与每个传感器节点之间预先部署了共享密钥。
- 传感器网络中的节点资源可能受到严格限制，因此 SDD 协议使用高效的单向哈希链，而非昂贵的非对称加密操作。
- 汇聚节点中预先部署了单向链，其第一个元素 k0 预先部署到所有传感器节点。当预先部署的单向链元素用完后，会生成新的单向链，并通过前一个单向链的最后一个元素保护来公布新单向链的 k0。

单向链的构建过程如下：为了生成长度为 n 的链，我们随机选择链的最后一个元素 kn，然后通过反复应用单向函数 F 来生成整个链。我们可以通过前一个元素来验证链中的后一个元素，例如，如果已知 ki 是链的第 i 个元素（i < j），要验证 kj 是否为链的一部分，只需检查 F(j - i)(kj) = ki。

3. SDD 基本设计

SDD 协议分为四个阶段，每个阶段都采用加密机制来实现安全：
| 阶段 | 描述 | 安全机制 |
| ---- | ---- | ---- |
| 兴趣传播阶段 | 兴趣应被