无线传感器网络中基于秘密共享的动态组密钥协商方案

"本文主要探讨了一种基于秘密共享的组密钥协商方案，该方案适用于无线传感器网络（WSNs）环境，旨在解决网络中节点计算能力有限、存储容量小、能量有限以及节点动态加入和退出等问题。该方案借鉴了[(t,n)]门限秘密共享的思想，不需要预先保证组内用户间的通信信道安全，也不需要在线可信第三方，同时能抵御[t-1]个内部攻击者。" 在无线传感器网络中，密钥协商是保护信息安全的关键技术。鉴于WSNs的特性，如节点计算能力弱、存储容量小、能量有限，以及节点可能因能量耗尽或损坏而动态退出，传统的密钥协商方案不再适用。Eschenauer和Gligor在2002年提出基于秘密共享的组密钥协商方案，为WSNs提供了解决这一问题的新思路。 本文提出的组密钥协商方案基于[(t,n)]门限秘密共享，其中t是允许的最大恶意参与者数量，n是总用户数。每个用户利用对称多项式计算出自己的分量（Component），并通过秘密恢复机制来协商和验证组密钥。在新用户加入时，利用秘密共享机制，新用户可以与原有组用户协商一个新的组密钥，实现动态加入，无需在线可信第三方参与。 该方案的优点在于，它不仅能够抵抗[t-1]个内部攻击者，还避免了对用户间安全信道的预先要求，减轻了计算和存储的负担，特别是在节点计算和存储资源有限的WSNs中。此外，方案的灵活性使得网络能够适应动态变化，新节点可以轻松地融入网络，而不会对整体安全性造成显著影响。 通过使用组密钥加密通信信息，该方案有效地降低了多播、组播及多跳通信的计算开销。这在WSNs的环境下尤其重要，因为这些网络通常需要处理大量的并发通信，而且节点的能量资源非常宝贵。 基于秘密共享的组密钥协商方案为WSNs提供了安全、高效且适应性强的密钥管理策略。它克服了传统方案的局限性，提高了网络的安全性和效率，对于无线传感器网络的信息安全保障具有重要的理论和实践价值。