面向无人机群组的高效愈合密钥管理方案

摘要：

无人机群组网络(Unmanned Aerial Vehicle Group Network,UAVGN)具有动态拓扑和高移动性,在开放的空中无线环境容易遭受到安全威胁和攻击,尤其通信传输链路被干扰,通信出现不稳定甚至中断情况,导致密钥管理过程出现丢失密钥数据包,后续无法建立密钥安全通信.为此,结合无人机资源有限性提出一种基于Hash链和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)的愈合组密钥管理方案,具有自愈和互愈2种机制,提高了无人机密钥更新的灵活性和效率.同时,将群组密钥更新分为本地更新密钥和会话更新密钥,本地更新密钥通过提前预置的Hash函数在本地完成更新,进一步降低密钥更新计算开销,提高无人机节点密钥处理能力;会话更新密钥由密钥组管理器(Key Group Man-ager,KGM)根据会话阶段选取密钥更新因子,利用中国剩余定理构造密钥更新广播消息进行密钥分发更新,实现密钥动态灵活更新.通过分析与实验表明,方案具有前后向安全、抗撤销能力、抗共谋攻击、抗重放攻击等安全性能,在相同条件下与现有方案比较,本文方案有效优化了计算和通信开销,提高了密钥更新效率,能够解决无人机群组通信不稳定情况的密钥更新问题,确保无人机群组建立密钥安全通信.

关键词：无人机群组、愈合、密钥管理、密钥更新、Hash函数、中国剩余定理

分类号：TP309(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金61902427

在线出版日期：2023-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：103-109