پيش‌توزيع كليد مبتني‌بر صفحه‌تصويري با كپي و تبادل كليد جايگشتي بر اساس مجموعه‌هاي غالب در شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم

Projective Plane-Based Key Pre-distribution by Key Copying and Exchanging based on Dominating Sets in Wireless Sensor Networks

شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم بطور گسترده براي نظارت و كنترل محيط و سيستم‌هايي كه خارج از دسترس انسان هستند، بكار مي‌روند. اين شبكه‌ها در برابر حملات آسيب‌پذير هستند و طراحي ساده سخت‌افزار اين ابزارهاي الكترونيكي، مانع از بكارگيري مكانيسم‌هاي دفاعي مرسوم مي‌شود. طرح پيش‌توزيع جفت كليد به خاطر تاثيرپذيري از محدوديت منابع و تسخير شدن فيزيكي گره‌هاي حسگر، عاملي ضروري براي شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم است. امروزه طرحهاي تركيبياتي مديريت كليد به دليل برتري‌هاي تعيين‌كننده نسبت به مدل‌هاي احتمالاتي پيش‌تـوزيع كليد و ساير مدل‌ها، مورد تـوجه قرار داده شده است. با طراحي مناسب BIBD، مي‌توان از اتصال مناسب طرح توزيع كليد اطمينان حاصل نمود. اين طرح از صفحه‌تصويري متناهي رتبه n جهت توليديك طراحي متقارن استفاده مي‌كند. از آنجايي كه پارامتر n بايد عدد اول يايكي از توان‌هاي عدد اولn باشد، از اين رو اندازه شبكه حسگر نمي‌تواند براي يك اندازه دلخواه حلقه كليديا به تعداد دلخواهي حسگر پشتيباني شود. مجموعه غالب همبند ضعيف (WCDS) براي استفاده مانند يك زيرساخت مجازي، جهت كاهش سربار مسيريابي و كنترل توپولوژي پيشنهاد شده است كه مسيريابي را با محدود كردن وظايف اصلي مسيريابي فقط به گره‌هاي غالب، سبب بهبود امنيت شبكه مي‌شود. در اين مقاله، ضمن ارايه يك مدل جديد براي اصلاح معايب صفحات‌تصويري با طرح كپي و تبادل كليد جايگشتي (PKCAE) بر اساس مجموعه‌هاي غالب همبند ضعيف با كنترل توپولوژي مبتني بر زيرساخت مجازي، به ارزيابي كارايي طرح با بررسي احتمال وجود كليد مشترك در شبكه‌اي با اندازه دلخواه و قابليت مقياس‌پذيري شبكه و برقراري مسير كليد مي‌پردازيم.

Wireless Sensor Networks (WSNs) are now widely used for monitoring and controlling of systems where human intervention is not desirable or possible. WSNs are susceptible to security attacks and their simple hardware architecture prevents applying hardware based defensive mechanisms. Pair-wise key pre-distribution protocols are essential for WSNs since they are under the influence of resource limitations of physical nodes. One mathematical structure called Balanced Incomplete Block Design (BIBD) is used to construct the key rings. BIBD scheme uses finite projective plane of order n to generate a symmetric design. Since parameter n has to be a prime power; therefore, not all network sizes can be supported for a fixed key-chain size. Weakly Connected Dominating Set (WCDS) was recommended to serve as a virtual backbone for WSNs.It can reduce the routing overhead and topology control.Therefore network security is improved by restricting the main routing tasks to only dominators. In this paper, we discuss the use of combinatorial set systems in the design of deterministic key pre-distribution schemes for distributed sensor networks. We focus on analyzing combinatorial properties of the set systems that relate to the connectivity and resilience of the resulting distributed sensor networks and then we present a new model for reforming projective plane with permutation key copying and exchanging (PKCAE) based on dominating sets and virtual backbone-based topology control, we deal with the evaluation of design efficiency by analyzing shared common key and connectivity of the model in arbitrary network size, scalability in sensor network and path key establishment.