环形区域无线传感器网络的密钥管理方案

吴万青; 张子扬; 董亚华

doi:10.14188/j.1671-8836.2021.2006

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环形区域无线传感器网络的密钥管理方案

可信计算 | 更新时间：2026-06-23

- 环形区域无线传感器网络的密钥管理方案
- Key Management Scheme of Wireless Sensor Network in Ring Area
- 武汉大学学报（理学版） 2022年68卷第1期页码：83-92
- 作者机构：
  
  河北大学网络空间安全与计算机学院，河北保定 071000
- 作者简介：
  
  吴万青，男，讲师，现从事信息安全研究。E-mail：wuwanqing8888@126.com
  E-mail： zhangziyang_hbu@163.com
- 基金信息：
  
  河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2021011);河北大学创新资助项目(HBU2021ss058)
- DOI：10.14188/j.1671-8836.2021.2006
  中图分类号： TP393
- 收稿：2021-06-30，
  
  纸质出版：2022-02-24
- 稿件说明：
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吴万青,张子扬,董亚华.环形区域无线传感器网络的密钥管理方案[J].武汉大学学报（理学版）,2022,68(1):83-92.

WU Wanqing，ZHANG Ziyang，DONG Yahua.Key Management Scheme of Wireless Sensor Network in Ring Area ［J］.J Wuhan Univ （Nat Sci Ed），2022，68（1）：83-92. DOI：10.14188/j.1671-8836.2021.2006（Ch）.
吴万青,张子扬,董亚华.环形区域无线传感器网络的密钥管理方案[J].武汉大学学报（理学版）,2022,68(1):83-92. DOI：10.14188/j.1671-8836.2021.2006

WU Wanqing，ZHANG Ziyang，DONG Yahua.Key Management Scheme of Wireless Sensor Network in Ring Area ［J］.J Wuhan Univ （Nat Sci Ed），2022，68（1）：83-92. DOI：10.14188/j.1671-8836.2021.2006（Ch）. DOI：

摘要

密钥管理是无线传感器网络面临的极具挑战性的安全问题之一。无线传感器节点具有有限计算和储存能力，如何在连通性、能量消耗和安全性之间寻找平衡是热点问题。本文提出了一种环形区域无线传感器网络的密钥管理方案。该方案将无线传感器所在区域划分为环形区域，采用分层式网络结构，对环形区域进行再划分，利用数据包格式和传感器节点的广播特性将簇头进行隐藏。在方案的初始化阶段，构造簇间和簇内密钥并实现密钥的更新，分别使用基于二元对称多项式的密钥分配方案和基于中国剩余定理的密钥分配方案实现簇间和簇内密钥通信；在执行阶段，进行簇头更换、节点退出和节点加入等操作。实验结果表明，与现有方案相比，本方案平衡了连通性、能量消耗和安全性之间的矛盾关系，具有更高的安全性和有效性，同时还具有更低的能量消耗。

Abstract

Key management is one of the most challenging security issues faced by wireless sensor networks. Wireless sensor nodes have limited computing and storage capabilities. How to find a balance between connectivity

energy consumption and security is a hot issue. This paper proposes a key management scheme for wireless sensor networks in a ring area. The scheme divides the area where the wireless sensor is located into a ring area

adopts a hierarchical network structure

subdivides the ring area

and hides the cluster head by using the data packet format and the broadcast characteristics of the sensor node. In the initialization phase of the scheme

the inter-cluster and intra-cluster keys are constructed and the keys are updated. The key distribution scheme based on the binary symmetric polynomial and the key distribution scheme based on the Chinese remainder theorem are used to realize the inter-cluster and intra-cluster key communication; in the execution phase

operations such as cluster head replacement

node exit

and node addition are performed. Experimental results show that

compared with the existing scheme

this scheme balances the contradictory relationship between connectivity

energy consumption and security

has higher security and effectiveness

and also has lower energy consumption.

关键词

Keywords

references

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