A Secure Key Distribution Scheme on Wireless Sensor Networks Using Dynamic Clustering Algorithms

동적 클러스터 알고리즘을 이용한 무선 센서 네트워크에서 안전한 키 분배 방법

Wireless sensor networks consist of numerous nodes equipped with small-sized and limited calculation capacities and storage space as well as low-capacity batteries. Therefore, the key issue is to reduce energy consumption of sensor nodes in sensor network environment. To reduce energy consumption of sensor nodes, consideration must be given to decreasing frequency of messages transmitted by nodes. Also, considering network application, security of sensor networks is also considered important. Therefore, this study proposes a key distribution scheme in dynamic clustering model. The dynamic clustering model used for this scheme is very effective in extending life span of wireless sensor networks. The proposed scheme provides improved security compared to the existing key distribution scheme by applying grid-based key distribution scheme and allocating polynomial s hare to the nodes forming a cluster. Also, comparison was made with the previously proposed grid-based, location-based and cluster-based key distribution schemes to illustrate the advantages of the proposed scheme.

무선 센서 네트워크는 그 크기가 작고 제한적인 계산 능력과 저장 공간을 가지고 있으며 저용량의 배터리로 이루어진 많은 수의 노드들로 이루어진다. 이러한 조건에 따라 센서 네트워크 환경에서 센서 노드의 에너지 소모를 줄이는 것은 중요한 문제이다. 따라서 센서 노드의 에너지 소모를 줄이기 위해 노드가 전송하는 메시지의 발생 빈도를 줄이는 것이 고려되어야 한다. 또 다른 과제인 네트워크의 보안은 네트워크의 다양한 응용을 고려할 때 중요한 부분을 차지한다. 이에 본 논문에 서는 동적 클러스터 모델에서의 키 분배 방법을 제안한다. 이 방법에서 사용한 동적 클러스터 모델은 무선 센서 네트워크의 수명을 연장시키는데 매우 효과적인 방법이며 또한 제안한 방법은 클러스터를 구성하는 노드들에게 그리드 기반 키 분배방법을 적용하여 기존의 키 분배 방법에 비해 향상된 보안을 제공한다. 또한 기존에 제안된 그리드 기반, 위치 기반 키 분배 방법 및 클러스터 기반 키 분배 방법들과 비교하여 제안 방법의 우수함을 보였다.