59、ZigBee网络认证机制与无线传感器部署策略解析

ZigBee网络认证机制与无线传感器部署策略解析

一、ZigBee网络认证机制

1.1 传统认证流程

当加入设备需要作为新节点加入ZigBee网络时，会经历以下步骤：
1. 加入设备向附近路由器发送“信标请求命令”和“关联请求命令”，包含节点唯一ID、私钥和计数编号。计数编号用于保证帧的新鲜度并防止回复攻击，可表示为：u ˧ ുvଲ0$ : {TCA(id), uid, upk, count_num}。
2. 若附近路由器允许加入，会向信任中心发送“更新设备命令”：ുvଲ0$˧ TCAଲ0$ ，CMDupt.device ,{ TCA(id), uid, upk, count_num}。
3. 信任中心允许加入设备加入后，发送主密钥并启动链路密钥的建立：TCAଲ0$ ˧ uଲ0$ : Mkey(A)。
4. 在对称密钥建立（SKKE）协议中，信任中心和加入设备共享链路密钥：TCAଲ0$ ˧ uଲ0$ : Lkey(A)。
5. 信任中心向加入设备发送网络密钥，认证过程完成：TCAଲ0$ ˧ uଲ0$ : Nkey,, {TCA(id)| kseq}。

不过，当前ZigBee标准采用SKKE协议建立链路密钥并通过泛洪方式传输生成的密钥，在小网络中性能较快，但网络规模增大时会出现传输延迟，且节点移动时效率低下，因为需要更多资源存储用于认证的密钥。

1.2 增强型TCA方案

1.2.1 跨PAN网络认证

ZigBee规范主要描述的是PAN内网络，而增强型TCA机制通过在信任中心之间共享认证信息来建立链路密钥。当位于网络区域B的移动节点B(u)移动到网络区域A时： <