无线传感器同构网络模型下动态组密钥管理机制研究

无中心控制结构的同构模型具有广阔的应用空间，发展同构模型下动态多播技术对提高无线传感器网络的能量使用效率具有重要作用，而组密钥管理是构建动态多播组安全机制基石和核心技术。为了开发组密钥管理方案，本研究拟通过需求分析和调研等技术手段建立适合无线传感器网络上动态多播组的密钥管理模型；针对此模型，考虑传感器节点资源限制，设计新的适应动态多播组任意性、动态性及自组织性等关键属性的密钥管理方案，从不同的层面降低存储、计算及通信资源占用率，延长网络寿命、增强网络负载能力。最后，根据已经取得的成果，设计一种具有定制能力的组密钥管理方案，适应无线传感器网络复杂多样的工程应用背景，并对方案的性能进行建模分析与评价。

无中心控制结构的同构模型具有广阔的应用空间，发展同构模型下动态多播技术对提高无线传感器网络的能量使用效率具有重要作用，而组密钥管理是构建动态多播组安全机制基石和核心技术。其中较为重要的问题有动态多播组密钥管理模型的设计，低存储占用率、低计算复杂度和低通信复杂度的组密钥方案的设计和能耗分析及能耗快速分析等，国内外对这类问题的研究很重视。针对这些问题进行了深入研究，取得了一系列研究成果。首先，提出了同构网络模型下，动态多播组的密钥管理模型和基于多元对称多项式数学模型构造了动态多播组密钥管理方案，该方案支持节点移动、具有可扩展性、并很好地解决了密钥更新过程中多播通信的不可靠性。其次，针对高密度部署的无线传感器网络会因为彼此的感知区域重叠而存在大量冗余节点，提出了一种冗余节点调度算法。该算法能够通过让冗余节点休眠的调度算法来延长网络的生命周期。然后，提出了基于随机码片池和对称规划的密钥分配方案以及基于对称规划和BP神经网络的密钥分配方案。这两种方案都能够在不增加通信成本的情况下，完成相应的密钥分配。最后，对于扩展方向的研究成果，也做了详细介绍。