Abstract
Due to the critical resource constraints of wireless sensor nodes such as processing speed, memory size and energy supply, implementing security mechanisms, in particular key management schemes, is quite challenging. Motivated by the conference key establishment scheme proposed by Harn and Gong in [11], we propose LPKM (Lightweight Polynomial-based KeyManagement Protocol), a key management scheme for distributed WSNs. LPKM enables sensor nodes to establish different types of keys to bootstrap trust and secure one-to-one and one-to-many communications in a flexible, reliable, and non-interactive way. Moreover, LPKM can effectively mitigate or thwart the most common attacks to WSNs such as node clone attacks, node impersonation attacks, etc. In addition, LPKM can tolerate changes of network topology and incurs little computational and communication overhead. Our experimental results on MICAz motes show that LPKM can be efficiently implemented on low-cost sensor nodes. In particular, a MICAz mote running at a frequency of 8MHz can generate required group keys of 128-bit in a few milliseconds, at a cost of 6.12 KBytes ROM and 68 Bytes RAM
چکیده
به دلیل محدودیت منابع مهم مثل سرعت پردازش، اندازهی حافظه و تامین انرژی در گره های حسگر بی سیم، اجرای مکانیزم های امنیتی، خصوصاً روش های مدیریت کلید، کاملاً چالش برانگیز است. با الهام از روش ایجاد کلید کنفرانس که توسط هارن و گانگ در [11] ارائه شده، ما LPKM (پروتکل سبک وزن مدیریت کلید مبتنی بر چند جمله ی) را ارائه می کنیم که یک روش مدیریت کلید برای WSNهای توزیع شده است. LPKM گره های حسگر را قادر می سازد انواع مختلفی از کلید ایجاد کنند تا با روشی منعطف، قابل اطمینان و غیر تعاملی، ارتباطات یک به یک و یک به چند امنی بسازند. علاوه براین، LPKM می تواند به شکلی موثر، رایجترین حملات WSN مثل حملات کلون گره، حملات جعل هویت گره و غیره را کاهش دهد یا خنثی کند. همچنین، LPKM میتواند تغییرات توپولوژی شبکه را تحمل کند و سربار محاسباتی و ارتباطی کمی دارد. نتایج آزمایشات ما بر روی ذرات MICAz نشان می دهد که LPKM میتواند در گره های حسگر کم هزینه به شکلی موثر اجرا شود. به ویژه، یک ذره ی MICAz که با بسامد 8MHz اجرا می شود، می تواند کلیدهای گروهی مورد نیاز 128 بیتی را در چند میلی ثانیه و با هزینه ی 6.12 کیلوبایت ROM و 68 بایت RAM تولید کند.
1-مقدمه
شبکه های حسگر بی سیم از گره های حسگر کم هزینه با منابع محدود، در یک زیرساخت ارتباطی-محاسباتی با سنجش پیچیده، تشکیل شده اند. در WSNها تمام گره های حسگر برای رسیدن به یک هدف مشترک همکاری می کنند یعنی جمع آوری و پردازش اطلاعات فیزیکی خاص مثل دما، روشنایی، تابش و غیره از محیط خود. سپس، داده های دریافتی از طریق ارتباطات چند هاپی به ایستگاه اصلی ارسال می شود....