Sigurna grupna shema upravljanja ključevima za senzorske mreže?
1. Uvod
Mreže senzora naširoko se koriste u raznim aplikacijama kao što su nadzor okoliša, industrijska automatizacija i zdravstvena njega. Ove mreže sastoje se od velikog broja senzorskih čvorova koji su raspoređeni u određenom području za prikupljanje podataka i njihovo slanje središnjem sink čvoru. Zbog prirode senzorskih čvorova ograničenih resursima, bitno je dizajnirati sigurnu shemu grupnog upravljanja ključevima koja može učinkovito upravljati ključevima za sigurnu komunikaciju između senzorskih čvorova.
2. Srodni rad
Za senzorske mreže predloženo je nekoliko shema upravljanja ključevima sigurnih grupa. Međutim, većina tih shema ili nije skalabilna ili ne pruža dovoljnu sigurnost. Neke od značajnih postojećih shema su sljedeće:
* TinySec: TinySec je grupna shema upravljanja ključevima posebno dizajnirana za senzorske mreže. Koristi centralizirani pristup gdje je čvor ponora odgovoran za upravljanje grupnim ključevima. Međutim, TinySec nije skalabilan jer sink čvor postaje usko grlo kada se veličina mreže poveća.
* SKOK: LEAP je skalabilna shema upravljanja grupnim ključevima koja koristi distribuirani pristup. U LEAP-u svaki senzorski čvor održava vlastiti grupni ključ i razmjenjuje ključeve sa svojim susjednim čvorovima. Međutim, LEAP ne pruža dovoljnu sigurnost jer je ranjiv na razne napade kao što su napad ponavljanja i napad čovjeka u sredini.
* SAKE: SAKE je sigurna shema upravljanja grupnim ključevima koja koristi hijerarhijski pristup. U SAKE-u, mreža je podijeljena na više klastera i svaki klaster ima glavu klastera koja upravlja grupnim ključevima. Međutim, SAKE nije skalabilan jer se broj glava klastera povećava s veličinom mreže.
3. Predložena shema
Predložena shema je sigurna shema upravljanja grupnim ključevima koja se bavi ograničenjima postojećih shema. Skalabilan je, pruža dovoljnu sigurnost i učinkovit je u pogledu potrošnje energije. Shema se temelji na sljedećim ključnim načelima:
* Distribuirani pristup: Shema koristi distribuirani pristup gdje svaki senzorski čvor održava svoj grupni ključ.
* Hijerarhijska struktura: Mreža je podijeljena na više klastera i svaki klaster ima glavu klastera. Glave klastera odgovorne su za upravljanje grupnim ključevima.
* Sigurna razmjena ključeva: Shema koristi protokol sigurne razmjene ključeva za uspostavljanje zajedničkih ključeva između senzorskih čvorova i glava klastera.
* Učinkovito upravljanje ključevima: Shema koristi učinkovit algoritam za upravljanje ključem kako bi smanjio broj ažuriranja ključa.
4. Sigurnosna analiza
Predložena shema pruža dovoljnu sigurnost protiv raznih napada kao što su napad ponavljanja, napad čovjeka u sredini i insajderski napad. Shema također pruža tajnost unaprijed i tajnost unatrag.
5. Procjena učinka
Učinkovitost predložene sheme ocjenjuje se kroz opsežne simulacije. Rezultati pokazuju da je shema skalabilna, učinkovita u smislu potrošnje energije i ima niske troškove komunikacije.
6. Zaključak
U ovom smo radu predložili shemu upravljanja sigurnim grupnim ključem za senzorske mreže. Shema je skalabilna, pruža dovoljnu sigurnost i učinkovita je u smislu potrošnje energije. Shema se temelji na načelima distribuiranog pristupa, hijerarhijske strukture, sigurne razmjene ključeva i učinkovitog upravljanja ključevima. Sigurnosna analiza pokazuje da je shema otporna na razne napade. Rezultati procjene učinka pokazuju da je shema skalabilna i učinkovita.