
機密性、完整性與真實性服務是阻止敵方威脅傳感器網絡安全的關鍵,密碼技術是给予這些安全服務的基本而有效的技術。
總體而言,如今對於無線傳感器網絡提出的密鑰管理機制主要有以下方案。1)預置全局密鑰,也就是全部節點共享同一個密鑰,該方案最簡單,使用代價小,不過安全性差。2)預置節點對密鑰,即網絡中每對節點之間分享一個不同的密鑰,伴隨網絡規模的擴增全網密鑰總量會迅速增加,且給新插入的節點分配共享密鑰難。3)隨機密鑰預分配,每個節點的通信代價和網絡規模不存在聯繫,但密鑰存儲量會由網絡規模加大而線性增加。4)顺利获得密鑰分發中心的密鑰分配,基站作為密鑰分發中心,每個節點與基站間共享一個不一樣的密鑰,其他節點間的密鑰顺利获得基站建立。通信量比較大,在小規模網絡中適用,一旦KDC受到威脅,整個網絡的安全性將趨於崩潰。5)公鑰密碼體制,通常會耗費較多的計算量、存儲量與能量,實用性差。
本地化加密與認證協議被設計支持網內處理,同時限制被攻陷節點對周圍其他節點的安全威脅。這個協議設計的出發點是傳感器節點間交換的不同消息安全需求不同,而一個單一的密鑰機制並不能滿足這些不同的安全需求,因此,本地化加密與認證協議支持對每個傳感器節點構建多種類型的密鑰;以及在網絡中全部節點共享的群密鑰。選用類型不一樣的密鑰由節點會和誰通信來決定。傳感器第一时间裝一個初始密鑰,顺利获得此初始密鑰產生其他密鑰,為避免傳感器節點被攻擊後威脅其他節點,會刪掉使用完後的初始密鑰。LEAP也基於單向密鑰鏈的使用给予節點間的有效流量認證。
可分解無線傳感器網絡中的密鑰管理為端到端路徑密鑰建立、隔離非正常節點、密鑰再分配、密鑰建立延遲等問題。已有的研究結果表明單一密鑰協議對於有不同拓撲結構、節點密度、網絡規模與特定應用的傳感器網絡並非最好,認為一個基於公鑰的混合協議和给予能量高效的解決方案更適合。
安全Pebblents给予了一個基於對稱加密的分佈式密鑰管理系統。該方案给予群認證、消息完整性與機密性服務。缺點是受攻陷的節點可能泄露轉發秘密,因此需要物理防篡改保護。密鑰管理服務器需存儲自己的密鑰對與網絡中所有節點的公鑰,對服務器的存儲空間有了更高的要求,且路由簽名與證實消息將帶來額外的計算和通信開銷。
在傳感器節點部署之前,先給每一個節點分配一個密鑰環,每個密鑰環都是由從一個離線生成的更大的密鑰池中隨機地選取的多個密鑰組成的。這個技術確保了每對節點間沒有必要均共享一個不同的密鑰,該技術還可擴展到密鑰撤銷、密鑰重新分佈以及節點的增刪。密鑰管理包括三個過程:密鑰預分配、共享密鑰發現和路徑密鑰建立。
