为了保证无线传感器网络监控的数据在传输过程中不会被非法监听，篡改和破坏，提出了一种基于集群结构的无线传感器网络动态混合密钥管理方案。个簇头随机生成子项。阵，簇头使用动态基础密钥为每个成员节点分配不同的单向通信密钥；相邻簇头的子阵列的重叠部分用作产生一对密钥的基础密钥。剩余能量低于定义的或捕获的阈值时，必须重新生成簇头，并动态生成新的子密钥数组以动态更新密钥。网络拓扑更改为新节点。点处理相对简单，并且该架构提供了改进的安全性和可伸缩性，并减少了节点的存储空间。有大量智能节点的无线传感器网络具有自组织，自修复，多中继中继传输的功能，已成为国内外大学研究的热点。跃和缺乏手动保护功能使它们广泛用于军事以及室内和室外环境。视，城市交通管理和各种商业区[1]。是，由于使用多跳无线链接模式进行数据传输以及节点拥有资源，更换电池或难以补充能量，传统的复杂安全机制无法实现不能直接应用于无线传感器网络，容易造成恶意节点。着数据的破坏，丢失和损坏，无线传感器网络在实际应用中面临来自外界的许多安全威胁。线传感器网络的安全性主要包括隐私，完整性，入侵检测和安全性管理。全管理的中心问题是密钥管理，数据加密和解密，数字签名以及其他与密钥密不可分的安全措施[2]。是，由于无线传感器网络中的节点资源受到严重限制，因此通常将节点部署在环境相对困难，维护困难且容易被非法捕获的检测区域。WSN的这些功能要求将WSN密钥管理方案与传统密钥管理方案区分开[3]。前，寻找密钥管理系统已经成为无线传感器网络安全领域中非常重要的课题，并取得了一些成果。Eschenauer L和Gligor V [4]提出的随机密钥预分配方案的基本原理是根据图论控制节点之间共享密钥的概率。点，可以实现其密钥链的动态撤销。时，更新节点之间的现有共享密钥。种模式的缺点是很难平衡网络连接性和安全性：可以在初始化期间设置大量密钥，恒温阀芯但是很难保证共享密钥可以在两个节点之间找到。使捕获了少量节点，也可以完全过滤完整的密钥池。着网络的发展，解决方案的安全性将更加难以保证。Chan及其合作者[5]提出的复合随机密钥的预分配方案的前提是，网络的两个相邻节点之间至少要共享[q]个密钥，并且要使用给定的策略来提高价值。[q]。了确保节点之间通信的安全性并提高整个网络的无害性，缺点是可伸缩性很差，即使捕获了少量网络节点，池中的大多数密钥也是如此密钥被捕获。漏。Zhu及其合作者[6]提出的LEAP密钥管理协议可以确保捕获一个节点时其他节点的密钥是安全的并得到更好的保护，但是缺点是，如果初始置信区间为定义后，带有节点的主密钥将受到威胁，从而威胁到整个网络的安全性。Du等人提出的多密钥空间随机密钥预分配方案。[7]采用简单的安全连接来满足节点的计算空间和存储要求，但是计算整个算法的成本很重要，从而缩短了网络的生命周期。Blom方案的技术思想是确保网络的任何一对节点之间都存在一个共享密钥[8]，并且只要被攻击的节点数未达到定义的阈值[λ， ]，整个网络是安全的。文良和景登[9]提出的关键预分配方案基于节点部署信息，并根据该信息将网络分为几个组，并假设该组中的节点是关系。域并分配一个独立的组。钥组，每个组节点独立地选择密钥组中的几个密钥。方案首次引入节点位置信息以参与预密钥分配，并对网络进行聚合，因此该方案可以应用于大型无线传感器网络。是，由于将网络理想地分组为几个正式规则，并且缺乏保证每个组必须有8个相邻组的关系，因此该图为实现过程和利用率带来了很大困难。
力还不够。文献[10]提出了一种基于时间，基于部署的随机密钥管理系统，其思想是每个节点依次从几个关联的密钥池中随机选择几个密钥子集。某些情况下使用补偿机制。密钥被拔出，所有网络发现节点组成一个部署组，并按时间顺序在网络上进行部署，可以有效提高节点资源的利用率，提高捕获网络节点的能力。春光及其同事提出了一种基于区域的异构网络密钥管理系统[11]，该系统使用节点部署信息和异构网络密钥预分配方案，并利用已知的区域信息。善网络连接性，减少存储空间并改善整体。络的抗攻击能力。献[12]提出了一种基于密钥链的单向分段的方法，以减少由节点捕获对网络安全造成的威胁，并采用一种简单的方法来将节点重新部署为提高网络覆盖率。Cheng Y等人提出的基于集群的预分配方案。[13]将监视区域划分为几个六边形区域，所有节点都属于不同的群集，整个密钥池也分为子组。密钥池中，群集节点分别在与群集头相对应的子密钥池中选择安全密钥。
方案可以提供良好的连接性和密钥无害性，并且整个过程的通信成本较低。钥的更新非常昂贵。于集群的无线传感器网络密钥管理方案[14]，其基本思想是利用集群信息来分配与集群相对应的密钥池，并使用网关节点来实现。立群集之间的安全通信，可以将其应用于大型无线传感器。理网络安全性，但是能耗很重要。文提出了一种用于无线传感器网络的动态和混合密钥管理方案（DHKM）：对于群集无线传感器网络，每个群集头均会随机生成一个子密钥阵列，并且该头集群使用动态密钥数据库。
不同的单向通信密钥分配给每个成员节点。邻簇头的子键阵列的重叠部分被用作生成配对密钥的密钥基础；当群集头的剩余能量低于定义的阈值时当捕获该值时，必须重新生成群集头，并动态生成新的子项数组以实现群集头的动态更新。键。
现有架构相比，DHKM方案支持更改网络拓扑：加入新节点更容易，它提供了良好的安全性和可伸缩性，并且可以节省存储空间。据给定的策略，网络已分为几个集群，每个集群都有一个唯一的集群头，负责其成员节点的通信以及相邻集群头的通信。文使用的能量模型是[16]中描述的模型，其中包括发射器电路消耗的能量，功率放大器消耗的能量，接收器电路消耗的能量和损耗。距离有关的能量。中：[n1]是簇头发送数据包的次数； [n2]是簇头接收到数据包的次数。文档中提出的DHKM方案假定下降点在安全的地方，不太可能被捕获。
于某种策略，整个网络已分为几个集群。
个集群都有一个集群头，该集群头根据接收到的密钥池选择自己的子密钥池，并与集群成员节点进行通信。向密钥：一对相邻的簇头动态生成一个密钥对，用于簇头之间的通信。DHKM架构包括密钥预分配阶段，群集头和成员节点之间的单向密钥，以及群集头之间的动态对密钥和密钥更新。了方便起见，假设将整个检测区域划分为m组，从C1到Cm编号，每个组根据特定策略生成组头并建立具有落点的道路。群负责人负责动态分配子项，管理成员节点并在相邻集群负责人之间动态生成对密钥。式（6）所示，在接收点（N足够大）上预先选择N×N个密钥矩阵，恒温阀芯在密钥预分配阶段，接收点发送矩阵数据包路上的钥匙组。密钥数组接收到数据包后，标头会独立选择子密钥数组。组[Ci，]组长CHi生成两个随机数，并将它们转换为1到[N]之间的整数[N1（Ci）]和[N2（Ci）]，其中[N1（Ci） ]是组[Ci]在键组矩阵中选择子键的起始行，[N2（Ci）]是所选键阵列的行数，因此每个簇头[Ci]保留自己的子键矩阵[GN1]。（Ci），N2（Ci）]以及相应的参数[N1（Ci）]和[N2（Ci），]如式（7）所示。群负责人负责为集群成员节点分配密钥，如果集群头子密钥数组中的所有密钥都分配给每个成员节点，或者集群节点分配的密钥空间为成员节点太重要了，很容易只捕获一个成员节点。获了成员节点，并且整个集群的键阵列正在泄漏。时，为了减少成员节点存储密钥空间，减少通信消耗并提高子密钥池的安全性，簇头[Ci]随机选择一条线为其存储的子项矩阵中的成员节点[j]（假定为[r]行并满足[N1（Ci）≤r]，其中[G（Ci，r）]是头的行[r]在其子键矩阵中选择的群集[Ci]作为节点[j]键基数，[r1 =] [（r 1）％（N2（Ci）），] [r2 =（ r-1）％（N2（Ci））]查找两个子项矩阵的行号的交点在公式中：[ft（）]是对应于子项行[t]的多项式集群子项[Ci]和[Cj]的矩阵计算对密钥在公式中：[fCi_rCi]（），[fCi_rCj函数]（）是线[rCi]和该线的多项式对应于群集[Ci]和群集[Ci]的子项矩阵的[rCj]，res分别执行加密通信，以保证任何两个相邻节点的安全。钥彼此不同，即使捕获了簇头，也不会影响相邻簇头的安全性。线传感器网络中的节点通常不会从任何特殊保护中受益，并且它们是可能被损坏或捕获；节点和簇头在发送和接收数据时，其剩余能量小于定义的阀的值时必须消耗功率。节点可以在操作过程中加入，密钥的动态更新或删除是提高网络安全性的重要措施。群集头检测到新节点的交汇点时，会为其分配一个单向密钥，如果群集节点受到敌人的物理破坏，则必须对群集头进行相应的处理。络可以使用[14]中提出的入侵检测方案来发现捕获的节点。群集头检测到捕获了成员节点时，群集头直接删除与该节点关联的密钥信息并激活该标志。能量低于指定阈值时，将根据特定策略重新生成新的簇头，并交换信息，以便新的簇头负责簇的管理和通信。相邻群集保持一致，并且成员节点的单向密钥保持不变。获簇头时，簇头附近的簇头将其传播到簇信息中，所有不属于给定簇的节点都将收到广播以形成簇，并且该节点剩余能量最大的节点。头建立相邻簇头的邻居关系表，新簇头接受所有相邻簇头发送的密钥子矩阵作为密钥矩阵，并根据簇头生成单向密钥。3.2节中描述的方法。3.3节在簇头之间生成了配对密钥，WSN节点不可避免地由于物理原因而损坏或由于电力耗尽而离开网络。此，密钥管理方案必须具有良好的防破坏性能以确保设置。络安全性，即当某些节点损坏时，来自其他未损坏节点的关键信息应被最小化或不应泄漏。[16]本文提出的DHKM方案采用动态混合策略，以确保节点已损坏。源耗尽并离开网络时的安全性，即群集成员节点的密钥是由群集头子密钥阵列中的不同基本密钥和叠加的群集群集子键数组用作群集头。动态随机数相关联的密钥数据库生成一对密钥。此，当捕获成员节点或群集头时，其他节点的密钥不会暴露，并且可以及时找到该成员节点或群集头的损坏或输出，并调用DHKM生成一个新密钥。节点从网络中排除。1比较了DHKM模式和两个经典模式的损坏节点数与密钥泄漏之间的关系：仿真结果表明，当群集成员节点损坏时，DHKM模式不会显示密钥其他节点。全保证网络的安全性。
节点频繁加入或离开时，网络的可扩展性主要用于测量无线传感器网络的适应性[17]。主要反映在由加入或离开网络的节点提供的通信，存储和计算的额外开销中。DHKM模式中，群集成员节点仅与群集头进行通信，成员节点之间没有直接通信，并且每个成员节点的单向密钥彼此独立。成员节点由于能量耗尽而损坏或熄灭时，簇头将执行相应的处理，而不会使其他节点过载。外，根据网络的规模，网络动态分为多个集群，每个成员节点仅存储一个与集群领导者通信的单向密钥，集群领导者必须存储一个子密钥矩阵。立的单向成员节点密钥和相应的随机数，从而减少了节点的存储空间，提高了网络可扩展性。2是DHKM方案和两种传统算法在不同网络规模下存储的密钥数量的比较。真结果表明，在不同规模的网络中，DHKM模式节点中存储的密钥数量相对固定，另外两种模式节点中存储的密钥数量将随着DHKM模式的发展而发生很大变化。络规模。文提出了一种基于集群的无线传感器网络动态混合密钥管理方案，每个集群头随机产生一个子密钥矩阵，一个集群头使用集群中的密钥。态基础为每个成员节点分配不同的单向通信。钥：将相邻簇头的子密钥数组重叠作为基本密钥以生成配对密钥；当群集头的剩余能量低于定义的阈值或被捕获时，必须重新生成群集头，并动态生成新的子密钥数组以实现动态密钥更新。现有的模式相比，DHKM模式可以适应网络拓扑的变化，新节点的处理相对简单，在安全性和可伸缩性方面，该模式优于两种传统算法，并且节点减少。存空间。
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