[发明专利]基于三维矩阵的预分布密钥方法

摘要

本发明公开了一种基于三维方阵的预分布密钥方法。本发明根据无线传感器网络的特点，在研究不同密钥引导模型的基础上设计了一种基于三维方阵的预分布密钥引导模型。该模型将三维方阵中的平面划分为六类，在进行传感器节点的实际部署之前，该模型将传感器节点与三维方阵坐标进行一一对应，然后根据节点对应坐标所属六种类型平面的不同分别存储相应的平面密钥(相互平行的两平面上的节点之间共享唯一的平面密钥)。在节点部署之后，任意两个节点根据它们对应的坐标可以找到它们拥有的六个相同的共享密钥，并使用这六个密钥作为参数，利用伪随机函数生成唯一的用于建立安全通信链路的密钥。该密钥引导模型算法可以明显的减少节点用于存储密钥的空间并降低节点之间建立安全通信的能耗。

主权项

1.基于三维矩阵的预分布密钥方法，其特征在于：通过将传感器节点与三维矩阵中的坐标点相联系，建立传感器节点与矩阵坐标的一一对应关系，然后根据矩阵中点的坐标的特性将矩阵划分为六种类型的平面，并让同一平面中的传感器节点共享一个唯一的平面密钥，同一类型的两平行平面中的传感器节点共享一个唯一的平面密钥，这样，任何两个传感器节点可以根据它们的坐标确定它们共享的六个平面密钥，然后寻找一个需要六个参数的伪随机函数，将传感器节点间共享的六个平面密钥作为伪随机函数的参数生成两传感器节点间用于建立安全通信连接的密钥；/n具体做法是：/n第一步，建立传感器节点与三维矩阵的关系；假设总的传感器节点数量为N，令创建一个t×t×t的三维矩阵；并将传感器节点与矩阵的坐标进行绑定，绑定的方式是将传感器节点的坐标数值与矩阵的坐标数值一一对应进行绑定；此时，一个坐标就是一个传感器节点的ID，一个坐标能够唯一确定一个传感器节点；/n第二步，将矩阵划分为六类平面，并根据传感器节点对应的坐标确定传感器节点所需存储的密钥；这六类平面分别是：XOY类型平面、XOZ类型的平面、YOZ类型的平面、过Z轴的对角面、过Y轴的对角面、过X轴的对角面，然后根据传感器节点的坐标判断传感器节点所在的平面，并存储相应的平面密钥和有六个参数的伪随机函数；/n第三步，将存储好密钥和伪随机函数的传感器节点部署到目标区域；由于缺乏后期传感器节点部署的先验知识，传感器节点被部署到目标区域的何处，以及与哪些传感器节点相邻都是未知的；/n第四步，在传感器节点部署完毕后，传感器节点进行邻居发现，然后邻居传感器节点之间根据对方的坐标和自己的坐标得出它们共享的六个平面密钥，然后将这六个平面密钥作为参数，使用伪随机函数生成它们用于创建安全通信连接的密钥。/n