This letter presents a pairwise key establishment scheme that is robust against the compromise of nodes in mobile ad hoc networks. Each node establishes local keys with its neighbor nodes that are at most three hops away at network boot-up time. When any two nodes establish a pairwise key, they receive the secret information from the nodes on the route between them, and construct the pairwise key using the secret information. Here, the local keys are utilized by the nodes on the route to send the secret information securely. The simulation results have proven that the proposed scheme provides better security than the key pre-distribution-based scheme.
Sensor network can be applied in many areas in our life, and security is very important in applying sensor network. For secure sensor communication, pairwise key establishment between sensor nodes is essential. In this paper, we cluster the network field in hexagonal shapes and preassign three different kinds of key information for each sensor according to its expected location. We adopt overlapped key string pool concept for our clustered network architecture and every node uses the part of sub-strings for setting up pairwise keys with all neighboring nodes in its own cluster and from different clusters according to respective position with small amount of information. Our proposal decreases the memory requirement and increases security level efficiently.
For applying sensor networking technology for our daily life, security service is essential, and pairwise key establishment is the key point for security. In this paper, we propose fairwise key establishment mechanism for secure coumunication in sensor networks. In the mechanism, we cluster the network field before deployment and predistribute key materials to normal sensor nodes and clusterheads. For clusterheads, more key materials are predistributed, and after deployment, sensor nodes which need to establish pairwise keys with other sensor nodes in different clusters make request for related key materials to their own clusterheads. Our proposal reduces the memory requirements for normal sensor nodes by distributing more information to clusterheads, and it raises the security level and resilience against node captures. In addition, it guarantees perfect pairwise key establishments for every pair of neighboring nodes and provides efficient and secure sensor communications.
Premamayudu, B;Rao, Koduganti Venkata;Varma, P. Suresh
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.12
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pp.5596-5615
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2016
Security is one of the major challenges in the Wireless Sensor Networks (WSNs). WSNs are more vulnerable to adversarial activities. All cryptographic security services indirectly depend on key management. Symmetric key management is the best key establishment process for WSNs due to the resource constraints of the sensors. In this paper, we proposed dynamic session key establishment scheme based on randomly generated nonce value and sensor node identity, in which each sensor node is equipped with session key on expire basis. The proposed scheme is compare with five popular existing key management systems. Our scheme is simulated in OMNET++ with MixiM and presented experimental results. The analytical study and experimental results show the superiority of the proposed scheme over the existing schemes in terms of energy, storage, resilience and communication overhead.
Chun Eunmi;Doh Inshil;Oh Hayoung;Park Soyoung;Lee Jooyoung;Chae Kijoon;Lee Sang-Ho;Nah Jaehoon
The KIPS Transactions:PartC
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v.12C
no.4
s.100
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pp.473-480
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2005
We can obtain useful information by deploying large scale sensor networks in various situations. Security is also a major concern in sensor networks, and we need to establish pairwise keys between sensor nodes for secure communication. In this paper, we propose new pairwise key establishment mechanism based on clustering and polynomial sharing. In the mechanism, we divide the network field into clusters, and based on the polynomial-based key distribution mechanism we create bivariate Polynomials and assign unique polynomial to each cluster. Each pair of sensor nodes located in the same cluster can compute their own pairwise keys through assigned polynomial shares from the same polynomial. Also, in our proposed scheme, sensors, which are in each other's transmission range and located in different clusters, can establish path key through their clusterheads. However, path key establishment can increase the network overhead. The number of the path keys and tine for path key establishment of our scheme depend on the number of sensors, cluster size, sensor density and sensor transmission range. The simulation result indicates that these schemes can achieve better performance if suitable conditions are met.
Kim Seung-Hae;Chung Byung-Ho;Wang Gi-Cheol;Cho Gi-Hwan
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.7
s.349
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pp.32-40
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2006
It is very important to establish a pairwise key securely in wireless sensor networks. Because sensor networks consist of devices with weak physical security, they are likely to be compromised by an attacker. However, some approaches using key pre-distribution and other approaches using one hop local keys are known to be very vulnerable to threats caused by compromised nodes, even a small number. This paper proposes a scheme where each node establishes three hop local keys and employs them for a later pairwise key establishment. When any two nodes agree a pairwise key, all nodes on the route between two nodes contribute to the agreement of the pairwise key. Here, the initial three hop local keys are employed for encrypting a secret key delivered from a node to other nodes. Therefore, the proposed scheme bothers attackers to compromise much more nodes than the scheme using one hop local keys only. The simulation results have proven that the proposed scheme provides better performance and higher security than the scheme using one hop local keys in terms of message exchange, the number of encryption and decryption, and pairwise key exposure rate.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2006.10c
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pp.552-555
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2006
센서네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅 사회에서 핵심 기술로 부각되고 있다. 이러한 센서네트워크는 노드들이 노출되거나 데이터 전송 시 일반 네트워크보다 보안에 취약하므로 안전한 통신을 위하여 센서 노드간 키를 설정하는 것은 보안을 위한 기본적인 요구사항이 되고 있다. 본 논문에서는 배치된 센서네트워크에서 셋업서버의 오버헤드를 줄이기 위하여 네트워크를 클러스터링하고 각 셀 안에 클러스터 헤더와 노드들을 배치한 후 클러스터내의 노드사이의 안전한 통신을 하기위한 pairwise key를 설정하는 기법을 제안하였다.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2007.11a
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pp.1165-1168
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2007
센서노드들이 배치되었을 때 초기 보안 요구사항은 이웃 노드 사이의 보안키를 안전하고 효율적으로 설정하는 것이다. 이를 위해 본 논문에서는 클러스터 단위로 직접키를 공유함으로써 공유하는 센서 수를 줄임과 동시에 다항식이 노출 되어도 전체 센서 네트워크에 끼치는 영향을 최소화하여 안전성을 보장하게하고 컴퓨팅 오버헤드를 줄일 수 있게 하였다. 또한 가용성 보장을 위해 불필요한 키관리 동작을 지양하고 센서 노드의 에너지 소모를 감소시키기 위하여 근접 클러스터 헤더 노드와의 사전 키 분배를 통해 경로키를 설정하게 함으로써 센서노드간의 안전하고 효율적인 pairwise key 설정을 통해 안전한 통신이 가능하게 하였다.
In this paper, we propose a key establishment scheme for multicast CoAP security. For multicast CoAP applications, a CoAP Request message from a CoAP client is sent to a group of CoAP servers while each CoAP server responds with a unicast CoAP Response message. In this case, the CoAP Request message should be secured with a group key common to both the CoAP client and servers, while a pairwise key(unicast key) should be employed to secure each CoAP Response message. In the proposed protocol, the CoAP client and the CoAP server establish the group key and the pairwise key using the ECDH in the initial CoAP message exchange process. The proposed protocol, which is highly efficient and scalable, can replace DTLS Handshake and it can support end-to-end security by setting pairwise keys.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2008.02a
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pp.133-136
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2008
안정적인 무선 센서 네트워크 환경을 위해서는 각 노드 간에 전송되는 메시지의 암호화와 인증이 매우 중요하며 이를 위해서는 각 노드와 그 주변 이웃 노드 간에 안전하고 효율적인 키 설립이 필요하다. 현재 이를 위한 여러 프로토콜이 제안되었으며 각 프로토콜을 실제 시스템에 적용하기 위해서는 해당 네트워크의 규모에 알맞은 효율적인 프로토콜을 선택하여 적용할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 논문에서는 대표적인 pairwise key 설립 기법인 SPINS와 LEAP을 설명한 후 기법의 특징을 비교분석 하고 네트워크 규모에 따라 합리적이고 타당한 키 설립 기법을 선택하기 위해 고려할 사항을 알아본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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