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基于分簇的有效無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理方案

作者: 時間:2012-02-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

4 安全性能分析及仿真結(jié)果
4.1 安全性能判斷標準
1)連通性 連通性代表安全連通的能力。即節(jié)點在可通訊的范圍內(nèi),建立安全鏈接的概率。
2)抗攻擊性 抗攻擊性指在某些節(jié)點被攻破的情況下仍能保持通信安全的能力。
4. 2 安全性能分析
4. 2. 1 抗攻擊性
節(jié)點選擇替換特殊信息的u個占節(jié)點m的比例r不同時,將會產(chǎn)生不同的安全性。在算法中給定一個t,它能在網(wǎng)絡(luò)部署之前計算出來,r的取值在t的兩邊可以采取兩種不同的串選擇方法,來使安全性能得到最優(yōu)化。如果P代表密鑰的容量大小,m代表節(jié)點能容納的密鑰數(shù)目,n代表網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點的數(shù)目,則m(1-r)n=p表示整個傳感器網(wǎng)絡(luò)中被直接存儲的密鑰數(shù)目小于密鑰池大小。如果讓每個節(jié)點都存儲不一樣的密鑰,一旦這些節(jié)點被攻破,它們所泄露的密鑰對其它節(jié)點的鏈接不會造成任何威脅,這樣整個網(wǎng)絡(luò)的抗攻擊性一直會保持最大值1。當r等于t時上述不等式取等號,j.jpg。在算法中,一個節(jié)點會存儲直接密鑰以及另一些密鑰的間接信息,數(shù)目分別是m(1-r)以及mr。如果它被攻破了,m(1-r)個密鑰將被泄露,而以及密鑰間接信息對攻擊者而言沒有任何價值。當S個節(jié)點被攻破時仍能保持安全的概率可計算如下,當0≤rt時,k.jpg,當t≤r≤1時,p(s)=1。由上述分析可知,當0≤rt時被攻破的節(jié)點數(shù)目越多那已建立的安全鏈接越不安全,當t≤r≤1時被攻破的節(jié)點不會對其它的鏈接產(chǎn)生影響,此時安全性能達到最大值。
4. 2. 2 連通性
如果P表示密鑰池的大小,兩個節(jié)點分別存儲K1和K2個密鑰,不存儲特殊信息,那么這兩個節(jié)點能建立安全鏈接的可能l.jpg。在算法中,每個節(jié)點存儲m(1-r)個密鑰以及mr個間接密鑰信息。首先,讓A從容量為P的密鑰池中隨機選擇m(1-r)個密鑰,然后讓B從剩下的密鑰池中隨機選擇m(1-r)個密鑰,最后讓A,B分別從剩下密鑰池中選擇mr個密鑰,并將他們替換成EK。當0≤rt時,A存儲的m(1-r)個密鑰與B的密鑰及特殊信息沒有匹配的概率為:p1=1-p(P,m,m(1-r)),A存儲的特殊信息與B也無匹配的概率為:p2=1-p(P-m(1-r),mr,m(1-r)),這樣A與B能建立安全鏈接的概率為pn=1-(1-p1)(1-P2)。當t≤r1時,任意兩個節(jié)點都不會共享密鑰,它們依靠間接密鑰信息來建立鏈接,連通性為pn=1-(1-p(P,mr,m(1-r)))2。


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