82、分层传感器网络中PKC和半PKC密钥管理方案的比较分析

分层传感器网络中PKC和半PKC密钥管理方案的比较分析

1. 引言

无线传感器网络（WSN）由许多微小节点组成，这些节点协同工作，以感知和报告WSN设置环境中发生的活动。WSN的应用环境广泛，从战场部署到工业和环境监测领域。

传感器网络部署有两种方式：分层无线传感器网络（HWSN）和分布式无线传感器网络（DWSN）。在分层模式下，传感器遵循多级命令链，节点根据其计算能力分为基站（BS）、簇头（CL）和簇节点（CN）。在分布式WSN中，所有传感器节点以对等（P2P）方式进行协作活动。

无线环境中的安全威胁多种多样，其复杂程度取决于攻击者的计算能力。除了安全问题，有效利用资源也是决定WSN中任何安全架构成功的关键因素。

在传统通信网络中，为了提高效率，公钥密码学（PKC）常与对称密钥密码学（SKC）结合使用。在WSN中，由于资源受限，SKC一直被认为是密钥管理的唯一选择，而PKC被视为昂贵的替代方案。但混合方法可能更合适，即在资源最受限的节点中使用SKC，而在资源较好的上层节点中使用PKC。

本文将评估两种用于分层传感器网络的密钥管理方案：纯PKC的SACK - P方案和PKC与SKC混合的SACK - H方案。首先在TOSSIM仿真环境中对这两种方案进行评估，然后在MICAz节点上进行硬件实现验证。

2. 文献综述

在传统密码设计中，对称和非对称密钥机制常结合使用，以实现计算效率和更高的安全级别。对称密钥首先使用难以破解的非对称密码学进行加密，安全传输后，再用于保护实际通信过程。

无线传感器网络使用无线无线电作为通信介质，由于无线通信本身存在安全缺陷，传感器网络也面临信息泄露、操