Distribución clave en redes de sensores inalámbricos

La distribución de claves es un aspecto importante en el diseño de redes de sensores inalámbricos (WSN). ^{[ 1 ]} Las WSN son redes de dispositivos pequeños, alimentados por batería y con memoria limitada, denominados nodos sensores , que tienen la capacidad de comunicarse de forma inalámbrica en un área restringida. ^{[ 2 ]} Debido a las limitaciones de memoria y energía, deben estar bien organizados para construir una red completamente funcional.

La predisposición de claves es el método de distribuir claves a los nodos antes de su despliegue. Por lo tanto, los nodos construyen la red utilizando sus claves secretas después del despliegue, es decir, cuando alcanzan su posición objetivo.

Los esquemas de predisdistribución clave son diversos métodos desarrollados por académicos para un mejor mantenimiento de la gestión de PEA en WSN. Básicamente, un esquema de predisdistribución clave tiene 3 fases:

1. Distribución clave
2. Descubrimiento de clave compartida
3. Establecimiento de clave de ruta

Durante estas fases, se generan claves secretas, se colocan en los nodos sensores y cada nodo busca en su área de cobertura otro nodo con el que comunicarse. Se establece un enlace seguro cuando dos nodos descubren una o más claves comunes (esto varía según el esquema), y la comunicación se realiza a través de dicho enlace entre esos dos nodos. Posteriormente, se establecen rutas que conectan estos enlaces para crear un grafo conectado. El resultado es una red de comunicación inalámbrica que funciona de forma autónoma, según el esquema de distribución de claves utilizado en su creación.

Existen varios aspectos de las redes de sensores inalámbricas (WSN) en los que los principales esquemas de predistribución compiten para lograr un mejor resultado. Los más críticos son: la conectividad local y global, y la resiliencia.

La conectividad local se refiere a la probabilidad de que dos nodos sensores cualesquiera tengan una clave común con la que puedan establecer un enlace seguro para comunicarse.

La conectividad global es la fracción de nodos que se encuentran en el grafo conectado más grande con respecto al número total de nodos.

La resiliencia es la cantidad de enlaces que no se ven comprometidos cuando varios nodos (y, por lo tanto, las claves que contienen) se ven comprometidos. En esencia, se trata de la resistencia a los intentos de pirateo de la red. Además de esto, otros dos aspectos críticos en el diseño de redes de sensores inalámbricas (WSN) son el costo computacional y el costo del hardware. El costo computacional es la cantidad de cálculos realizados durante estas fases. El costo del hardware generalmente incluye el costo de la memoria y la batería de cada nodo.

Las claves pueden generarse aleatoriamente y luego los nodos determinan la conectividad mutua. ^{[ 3 ]} Un enfoque estructurado basado en matrices que establece claves por pares se debe a Rolf Blom. ^{[ 4 ]} Existen muchas variaciones del esquema de Blom . Así, el esquema de Du et al. combina el esquema de predistribución de claves de Blom con el método de predistribución de claves aleatorias, lo que proporciona una mayor resiliencia. ^{[ 5 ]}

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• Distribución clave
• El plan de Blom

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