基于ECC簇内分组密钥管理算法的无线传感器网络matlab性能仿真

目录

✅1.引言

👉2.算法测试效果

💡3.算法涉及理论知识概要

3.1 簇头节点私钥派生

3.2 普通节点预密钥生成

3.3 簇域分组划分规则

❤️4.MATLAB核心程序

✨5.完整算法代码文件获得

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✅1.引言

基于ECC的簇内分组密钥管理依托分簇拓扑架构实现全网密钥分层管控，网络由基站(BS)、簇头节点(CH)、普通簇内传感节点(SN)三级构成，基站为全网可信第三方，负责系统全局参数初始化、主密钥生成与分发；簇头承担簇内密钥中转、分组密钥协商、被俘节点密钥撤销任务；普通节点仅完成本地密钥存储、分组会话密钥生成与数据加解密。算法核心思想是将同一簇下的多个普通节点划分为若干逻辑分组，摒弃单节点两两密钥预分配带来的海量密钥冗余问题，以ECC椭圆曲线离散对数难题(ECDLP)作为安全根基，分层生成系统域主密钥、簇头私钥、分组组密钥、节点会话子密钥四级密钥，分组内所有节点共享同一份分组密钥完成组内广播数据加密，节点与簇头使用单独协商密钥实现点对点交互，兼顾密钥存储开销、通信开销与抗被俘毁鲁棒性。

👉2.算法测试效果

💡3.算法涉及理论知识概要

传感器节点随机部署落地后运行LEACH类分簇协议完成网络分簇，单个簇域内遴选一个剩余能量最优节点作为簇头CH，剩余节点归入簇内普通节点，本阶段依托ECC实现簇头公私钥的基站授权生成。

3.1 簇头节点私钥派生

簇头向基站发送自身身份IDCH认证请求，基站使用系统主私钥s结合哈希映射结果生成簇头原始私钥dCH：

基站通过安全信道将dCH点对点下发至簇头节点，PCH作为簇头公开标识在簇域内广播发布。

3.2 普通节点预密钥生成

簇内普通节点SNk利用本地预存系统主公钥Psys与自身身份哈希值生成节点临时预公钥PSNk：

3.3 簇域分组划分规则

簇头依据节点地理位置、业务采集类型将簇内普通节点划分为m个逻辑分组Group1,Group2,..., Groupm，记第t分组包含节点集合{SNt1,SNt2,...,SNtl}，l为分组内节点数量，分组划分完成后簇头在簇内广播分组归属清单，各节点确认自身所属分组编号t。

❤️4.MATLAB核心程序

%参数初始化
SCALE    = 50;
Xm       = SCALE;       %传感器区域
Ym       = SCALE;       %传感器区域
Note_Num = 200;         %传感器数
%组内节点最大个数
Ntem     = 10;
%簇头数量
Ncls     = 10;
P        = 0.1;         %当选簇头概率
E_ini    = 0.5;         %初始化能量
EDA      = 5e-9;        %数据聚合能量
%最大循环次数
Cycle_Num= 5000;
Threshold= 90;
Energys  = 0;
AE       = 3000;
indx     = 0;
SLES     = 1;
data_rate= 1;
%%
%无线传感器网络模型
[WSN_info,E_note,Energys,d1,d2,K,Er] = func_WSN();

%% 
%簇头节点数
Cluster_Cnt    = 0;
Index          = 1; 
%死亡节点数
Index2         = 0;
PACKET_alive   = 0;