A robust key management scheme for hierarchical wireless sensor networks

Abstract

Wireless Sensor Networks (WSNs) are used in many applications such as monitoring, target tracking and military applications, etc. A network is comprised of a large number of small, cheap, computational, limited energy devices which are called sensor nodes. These nodes are randomly deployed in open area to gather information. They communicate with each other via wireless media which are, however, vulnerable to being attacked by malicious nodes that may impersonate legitimate nodes. This makes the whole network liable to being hacked. Thus, security for WSNs is needed to keep any gathered data safe and to protect the communication links between sensor nodes. Key management plays a critical role in achieving security in a WSN. In this thesis, a robust key management scheme for hierarchical WSNs depends on, and exploits, the advantage of symmetric and asymmetric key cryptography. The proposed scheme uses the SHA-1 in HMAC not unlike a symmetric key for cluster formation and encryption of the private key via ECC, such as asymmetric key cryptography. Ultimately, the proposed scheme should be used to solve all these problems mentioned above.

Telsiz Sensör Şebekeleri (WSN) izleme, hedef takip etmek ve askeri alanlar gibi çok sayıda kullanım alanına sahiptir. Şebeke sensör düğümleri olarak adlandırılan çok sayıda küçük, ucuz, sayısal ve sınırlı enerji cihazları içermektedir. Bu düğümler bilgi toplama amacıyla açık alanlara tesadüfi olarak yerleştirilir. Bunlar; meşru düğümler gibi hareket edebilen zararlı düğümler tarafından yapılacak saldırılara karşı hassas telsiz medyası kanalıyla birbirileriyle iletişim halindedir. Bu; tüm şebekenin “hack”lenmesine yol açar. Böylece, bir araya getirilmiş bilgilerin güvenliğini sağlamak ve sensör nodları arasındaki haberleşmeyi korumak üzere WSNlerin güvenliğine ihtiyaç duyulmaktadır. Kilit yönetim WSN’ de güvenliğin sağlanması açısından kritik bir rol oynamaktadır. Bu tez hiyerarşik WSN’ deki sağlam kilit yönetim projesi bağımlıdır ve simetrik ve asimetrik kilit kriptolojisinin avantajlarından yaralanmaktadır. Önerilen proje küme oluşumu için simetrik anahtar olarak HMAC içerisinde SHA-1 kullanmaktadır ve ECC benzeri asimetrik kilit kriptolojisi kanalıyla özel anahtarı şifrelemektedir. Sonuç olarak, önerilen proje yukarıda bahsedilen tüm sorunları çözmek için kullanılmalıdır.