传感器网络中一种轻量级的安全重编程方法
发布时间：2019-12-02 07:04
【摘要】：针对无线传感器网络中无率码重编程协议现有安全方案开销过大的问题,提出一种分层Hash树(HHT)的认证方法,该方法由两层Merkle树组成,底层基于代码映像页构建多个小Hash树,并把这些树的树根聚合成根指纹以减小通信开销,然后以根指纹为叶子节点构造顶层Hash树以减小认证开销.对HHT方法的安全性进行证明,并应用该方法实现SReluge协议的页认证.实验结果表明:与Merkle树相比,HHT的认证开销有明显下降,同时降低了通信开销、构建开销和分发完成时间.
【图文】：
的Ｈａｓｈ操作次数，图１给出了ＭＨＴ以及不同ｈ和θ下即ＨＨＴ（ｈ，θ）的认证开销（α为认证开销；Ｍ为页数）．从图１中可见：与ＭＨＴ相比ＨＨＴ的认证开销减少了至少４３％．这是因为θ＞２引起了ＨＨＴ树深度的减小，从而降低了ＨＨＴ的认证开销．并且参数ｈ和θ的取值会影响ＨＨＴ的认证开销．当θ值恒定时，ｈ值越小，ＨＨＴ的认证开销越小；而在ｈ值恒定时，θ值越大，ＨＨＴ的认证开销越小．图１ＨＨＴ与ＭＨＴ的认证开销５．２通信开销实验中仅考虑Ｈａｓｈ树本身引起的通信开销，该开销定义为索引包个数．假设丢包率ｐ＝５％，图２给出了ＭＨＴ以及不同ｈ和θ下ＨＨＴ图２ＨＨＴ与ＭＨＴ的通信开销的通信开销β．从图２中发现，随着代码映像页数的增加，ＨＨＴ通信开销的降低幅度越明显．并且当θ值恒定时，越大的ｈ值会使ＨＨＴ的通信开销越小．这是因为此时的ｈ会使ＨＴｔｏｐ树深度降低，缩短了认证路径，因而降低了通信开销．例如，对于２０ＫＢ的代码映像，ＨＨＴ（１，４）的通信开销减少了一半．５．３构建开销基站构建Ｈａｓｈ树的开销定义为构建树所需的Ｈａｓｈ操作次数，图３给出了ＨＨＴ相对于ＭＨＴ的构建开销减少比率δ．从图３中可见δ≥０．δ＞０表明ＨＨＴ的构建开销小于ＭＨＴ的构建开销，曲线的非线性是由于ｌｏｇ２Ｎ并不总是整数，这时须要填充页数据（实验中填充０）；δ＝０表明小的代码映像不足
下ＨＨＴ图２ＨＨＴ与ＭＨＴ的通信开销的通信开销β．从图２中发现，随着代码映像页数的增加，ＨＨＴ通信开销的降低幅度越明显．并且当θ值恒定时，越大的ｈ值会使ＨＨＴ的通信开销越小．这是因为此时的ｈ会使ＨＴｔｏｐ树深度降低，缩短了认证路径，因而降低了通信开销．例如，对于２０ＫＢ的代码映像，ＨＨＴ（１，４）的通信开销减少了一半．５．３构建开销基站构建Ｈａｓｈ树的开销定义为构建树所需的Ｈａｓｈ操作次数，，图３给出了ＨＨＴ相对于ＭＨＴ的构建开销减少比率δ．从图３中可见δ≥０．δ＞０表明ＨＨＴ的构建开销小于ＭＨＴ的构建开销，曲线的非线性是由于ｌｏｇ２Ｎ并不总是整数，这时须要填充页数据（实验中填充０）；δ＝０表明小的代码映像不足以构造ＨＨＴ．而且参数ｈ和θ的取值会影响ＨＨＴ的构建开销．当数据包载荷和Ｈａｓｈ函数确定时，θ为常数，这时的ｈ值越小，ＨＨＴ的底层Ｈａｓｈ树数越多，ＨＴｂｏｔ树根的聚合程度越大，因而构建开销越小．图３不同ｈ和θ下构建开销的减少比率５．４分发完成时间分发完成时间ｔｆ指基站把代码映像分发到网络中其他节点所需的时间．在污染率为２０％的情况下，基于不同大小的代码映像测试改进前后ＳＲｅｌｕｇｅ协议的分发完成时间，实验结果如图４所示．图４改进前后ＳＲｅｌｕｇｅ协议的分发完成时间从图４中可见：随着代码映像大小Ｑ的增长，两种协议的分发完成时间近似线性增长．对于１０ＫＢ的代码映像，
本文编号：2568690
【图文】：
的Ｈａｓｈ操作次数，图１给出了ＭＨＴ以及不同ｈ和θ下即ＨＨＴ（ｈ，θ）的认证开销（α为认证开销；Ｍ为页数）．从图１中可见：与ＭＨＴ相比ＨＨＴ的认证开销减少了至少４３％．这是因为θ＞２引起了ＨＨＴ树深度的减小，从而降低了ＨＨＴ的认证开销．并且参数ｈ和θ的取值会影响ＨＨＴ的认证开销．当θ值恒定时，ｈ值越小，ＨＨＴ的认证开销越小；而在ｈ值恒定时，θ值越大，ＨＨＴ的认证开销越小．图１ＨＨＴ与ＭＨＴ的认证开销５．２通信开销实验中仅考虑Ｈａｓｈ树本身引起的通信开销，该开销定义为索引包个数．假设丢包率ｐ＝５％，图２给出了ＭＨＴ以及不同ｈ和θ下ＨＨＴ图２ＨＨＴ与ＭＨＴ的通信开销的通信开销β．从图２中发现，随着代码映像页数的增加，ＨＨＴ通信开销的降低幅度越明显．并且当θ值恒定时，越大的ｈ值会使ＨＨＴ的通信开销越小．这是因为此时的ｈ会使ＨＴｔｏｐ树深度降低，缩短了认证路径，因而降低了通信开销．例如，对于２０ＫＢ的代码映像，ＨＨＴ（１，４）的通信开销减少了一半．５．３构建开销基站构建Ｈａｓｈ树的开销定义为构建树所需的Ｈａｓｈ操作次数，图３给出了ＨＨＴ相对于ＭＨＴ的构建开销减少比率δ．从图３中可见δ≥０．δ＞０表明ＨＨＴ的构建开销小于ＭＨＴ的构建开销，曲线的非线性是由于ｌｏｇ２Ｎ并不总是整数，这时须要填充页数据（实验中填充０）；δ＝０表明小的代码映像不足
下ＨＨＴ图２ＨＨＴ与ＭＨＴ的通信开销的通信开销β．从图２中发现，随着代码映像页数的增加，ＨＨＴ通信开销的降低幅度越明显．并且当θ值恒定时，越大的ｈ值会使ＨＨＴ的通信开销越小．这是因为此时的ｈ会使ＨＴｔｏｐ树深度降低，缩短了认证路径，因而降低了通信开销．例如，对于２０ＫＢ的代码映像，ＨＨＴ（１，４）的通信开销减少了一半．５．３构建开销基站构建Ｈａｓｈ树的开销定义为构建树所需的Ｈａｓｈ操作次数，，图３给出了ＨＨＴ相对于ＭＨＴ的构建开销减少比率δ．从图３中可见δ≥０．δ＞０表明ＨＨＴ的构建开销小于ＭＨＴ的构建开销，曲线的非线性是由于ｌｏｇ２Ｎ并不总是整数，这时须要填充页数据（实验中填充０）；δ＝０表明小的代码映像不足以构造ＨＨＴ．而且参数ｈ和θ的取值会影响ＨＨＴ的构建开销．当数据包载荷和Ｈａｓｈ函数确定时，θ为常数，这时的ｈ值越小，ＨＨＴ的底层Ｈａｓｈ树数越多，ＨＴｂｏｔ树根的聚合程度越大，因而构建开销越小．图３不同ｈ和θ下构建开销的减少比率５．４分发完成时间分发完成时间ｔｆ指基站把代码映像分发到网络中其他节点所需的时间．在污染率为２０％的情况下，基于不同大小的代码映像测试改进前后ＳＲｅｌｕｇｅ协议的分发完成时间，实验结果如图４所示．图４改进前后ＳＲｅｌｕｇｅ协议的分发完成时间从图４中可见：随着代码映像大小Ｑ的增长，两种协议的分发完成时间近似线性增长．对于１０ＫＢ的代码映像，
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 潘渊洋;李光辉;;无线传感器网络远程软件更新技术[J];软件导刊;2011年02期
2 任宏滨,简金蕾;一种用GAL实现的m序列发生器[J];计算机与网络;1995年02期
3 任超;张羽;方智毅;;一种基于散列链的无线网络重编程安全认证机制[J];自然科学进展;2009年10期
4 甘泉,杨为,陈永泰;软件无线电体系结构研究[J];电声技术;2004年09期
5 张羽;周兴社;Yee WeiLaw;Marimuthu Palaniswami;;一种抗污染攻击的传感器网络重编程方法[J];西北工业大学学报;2011年03期
6 肖;美国空军改进ALQ-184吊舱[J];电子对抗技术;1997年01期
7 ;新品亮相[J];无线电工程;2003年03期
8 Wendy Lockhart;;“最低”有多低?——FPGA技术满足移动产品低功耗要求[J];中国电子商情(基础电子);2009年11期
9 吴晓;杜鹏雷;江涌;李志民;;无线传感网中代码更新机制的研究与设计[J];计算机应用;2010年04期
10 李;AC-130H将装备先进的电子对抗系统[J];电子对抗技术;1995年01期
相关硕士学位论文 前3条
1 苏铅坤;无线传感器网络文件系统与重编程技术研究[D];电子科技大学;2013年
2 孟硕培;无线传感器网络节点重编程研究与设计[D];浙江大学;2008年
3 莫璧源;面向无线传感网络的增量重编程技术研究[D];浙江大学;2013年
本文编号：2568690
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/2568690.html
