The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

A Key Pre-distribution Scheme Using Double Hash Chain for Strong Security Strength of Wireless Sensor Node

무선 센서 노드의 강한 보안 강도를 위해 이중 해쉬 체인을 적용한 키 사전 분배 기법

  • 정윤수 (충북대학교 전자계산학과 네트워크보안 연구실) ;
  • 김용태 (한남대학교 멀티미디어공학부) ;
  • 박길철 (한남대학교 멀티미디어공학부) ;
  • 이상호 (충북대학교 전기전자컴퓨터공학부)
  • Published : 2008.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Since WSNs encounter attacks, such as jamming or eavesdropping without physical access occurs, security is one of the important requirements for WSNs. The key pre-distribution scheme that was recently researched for advance of security in WSNs distributes the keys and probability with the use of q-composite random key pre-distribution method, but there is a high probability that no key shared between sensor nodes, and it takes a lot of time and energy to find out the shared key. Therefore, it is not suitable for WSNs. In order to enhance stability of a node that plays a role of gateway without depending on probabilistic key, this paper proposesa key pre-distribution scheme combined with random key pre-distribution scheme and double hash chain. Since the proposed scheme can maintain a small storage place and strong security strengths, it is more efficient than the existing schemes with the same security strengths. In addition, since it uses a small size of key generation key set, it can reduce a great deal of storage overhead.

무선 센서 네트워크에서는 물리적인 접근과는 무관하게 jamming이나 eavesdropping과 같은 공격이 쉽게 발생하기 때문에 무선 센서 네트워크에서의 보안은 중요한 요구 사항 중에 하나이다. 무선 센서 네트워크에서 보안을 향상시키기 위해 최근 키 관련 기법들이 활발히 연구되고 있지만 현재까지 연구된 기법들은 노드가 공유하고 있는 공유키의 발견을 위하여 시간과 에너지가 많이 소요되므로 무선 네트워크 환경에 적합하지 않다. 특히, 무선센서 네트워크를 구성하고 있는 구성 요소 중 게이트웨이 역할을 담당하는 노드의 안정성은 여러 보안 공격에 취약하다. 따라서, 이 논문에서는 확률적 키에 의존하지 않으면서 게이트웨이 역할을 담당하는 노드의 안전성을 향상시키기 위해 랜덤 키 사전 분배 기술과 이중 해쉬 체인을 조합한 키 사전 분배 기법을 제안한다. 제안 기법은 기존 기법보다 적은 저장 공간과 강한 보안 강도를 유지할 수 있기 때문에 동일 보안 강도를 가지고 있는 기존 기법들보다 효율성이 좋고, 작은 크기의 키 생성 키 셋을 사용하기 때문에 네트워크 확장성에 효율적이며 센서노드의 저장 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.

Keywords

References

  1. J. D. Richard and S. Mishra, 'Security Support for In-Network Processing in Wireless Sensor Network', Proc. of ACM Workshop on SASN, pp.83-93, 2003
  2. S. Doshi and A. Eswaran, 'A Hierarchical Security Architecture for Group Communication in Sensor Network,' Project Report, 2003
  3. S. Slijepcevic, M. Potkonjak, V. Tsiatsis, S. Zimbeck and M. B. Srivastava, 'On Communication Security in Wireless Ad-Hoc Sensor Network,' Proc. of WETICE, pp.139-144, 2002
  4. H. Chan and A. Perrig, 'PIKE: Peer intermediaries for key establishment in sensor networks,' Proc. of IEEE INFOCOM, 2005
  5. B. Lai, D. Hwang, S. Kim and I. Verbauwhede, 'Reducing Radio Energy Consumption of Key Management protocols for Wireless Sensor Networks,' Proc. of ISLPED'04, pp.351-356, 2004
  6. L. Eschenhaur and V. Gligor, 'A Key-Management Scheme for Distributed Sensor Networks,' Proc. of CCS'02, pp.41-47, 2002
  7. H. Chan, A. Perrig and D. Song, 'Random Key Predistribution Schemes for Sensor Networks, Proc. of 2003 IEEE Symposium on Security and Privacy(SP'03), pp.197-213, 2003
  8. R. Pietro, L. Mancini and A. Mei, 'Random Key Assignment for Secure Wireless Sensor Networks,' Proc of 1st Workshop Security of Ad Hoc and Sensor Networks, pp.62-71, 2003
  9. R. Blom, 'An Optimal class of symmetric key generation systems,' Proc. of EUROCRYPT84, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag 209, pp.335-338, 1984
  10. W. Du, J. Deng and J. Katz, 'A Pairwise Key Pre-Distribution Scheme for Wireless Sensor Networks,' Proc. of CCS'03, pp.27-31, 2003
  11. M. Horton, et al., 'Mica: The commerciatlization of microsensor motes,' Sensors Online Magazine, April 2002. http://www.sensorsmag.com/articles/0402/40/main/shtml
  12. A-S. K. Pathan, H. W. Lee, C. S. Hong, Security in Wireless Sensor Networks: Issues and Challenges, ICACT 2006, Vol.2, pp.1043-1048, Feb, 2006
  13. Xiao Chen, Jawad Drissi, 'An Efficient Key Management Scheme in Hierarchical Sensor Network,' Mobile Adhoc and Sensor Systems Conference 2005 IEEE International Confercence, pp.6, Nov. 2005
  14. H. Yang, H. Luo, F. Ye, S. Lu, and L. Zhang, 'Security in Mobile Ad Hoc Networks: Challenges and Solutions', IEEE Wireless Communications, Volume 11, Issue 1, pp.38 -47, Feb. 2004
  15. L. B. Oliveira, H. C. Wang, A. A. Loureiro, 'LHA-SP:secure protocols for hierarchical wireless sensor networks,' In 9th IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management, pp.31-44, 15-19. May. 2005