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大规模Ad hoc网络中一种高效的组密钥协商协议


□ 章丽平 崔国华

  摘要:移动Ad hoc网络自身的特点决定了该网络中节点资源的有限性,所以在移动Ad hoc网络中构建组密钥协商协议时,应尽量减少节点的资源开销。为了解决这个问题,提出了一种基于分簇-K叉树组模型结构的组密钥协商协议——CKT-ECC协议。该协议在分簇-K叉树组模型结构上,采用椭圆曲线密码体制实施密钥协商和分配,使得节点在密钥协商过程中具有低计算开销和低通信开销的优势。与GDH、TGDH组密钥协商协议相比,本协议有效地降低了节点在密钥协商过程中的计算开销和通信开销,适用于大规模移动Ad hoc网络。
  关键词:Ad hoc网络; 组密钥协商; 椭圆曲线; 簇; K叉树
  中图分类号:TP309.7
  文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)06-1817-05
  
  移动Ad hoc网络是一种新型的移动多跳无线网络,与传统的无线网络不同,它不依赖于任何固定的基础设施和管理中心。其特点是动态的拓扑结构、有限的资源、多跳的通信以及脆弱的网络安全等。显然传统的密钥协商协议不能够直接应用于移动Ad hoc网络。根据移动Ad hoc网络自身的特征,在该网络中进行密钥的协商和分配时,必须做到不占用节点大量的资源;同时还要求所设计的密钥协商协议能够适用于大规模的移动Ad hoc网络。
  文献[1~3]提出的GDH组密钥协商协议中,最后一个组成员相当于整个组的控制者,它承担了大量的计算和通信工作,需要具有较高的能量。而移动Ad hoc网络中所有节点的资源都是有限的,且能量较低,因此在大规模移动Ad hoc网络中采用GDH协议进行密钥协商和分配时会受到单个节点自身资源的限制。文献[4]提出的TGDH协议避免了单个节点承担过多计算和通信开销的问题,但该协议中每个节点均要分担较多的计算和通信开销。因而,该协议也很难适用于大规模移动Ad hoc网络。
  文献[1~4]所提出的组密钥协商协议都没有很好地解决在大规模移动Ad hoc网络中进行组密钥协商时,所遇到的节点能量受限问题。这就使得在移动Ad hoc网络中应用这些组密钥协商协议时会受到网络规模的限制。
  本文提出了一种高效的适用于大规模移动Ad hoc网络的组密钥协商协议CKT-ECC协议,该协议较好地解决了在大规模移动Ad hoc网络中,进行密钥协商与分配时所遇到的节点能量受限问题。CKT-ECC协议在分簇-K叉树组模型结构上,采用椭圆曲线密码体制实施密钥协商和分配,使得节点在密钥协商过程中具有低计算开销与低通信开销的优势。本协议与GDH、TGDH组密钥协商协议相比,有效地降低了节点的计算和通信开销,适用于大规模的移动Ad hoc网络。
  
  1DECA聚簇算法描述 ......
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