센서 네트워크에서 센서 들의 통신키를 주기적으로 혹은 필요에 의해 갱신하는 것은 매우 중요한 문제이다. 동적인 키관리의 효율성을 기하기 위해, 센서 네트워크는 클러스터 구조를 도입하고 각 CH(Cluster Head)가 클러스터 내의 키를 관리하도록 한다. 그러나, 이러한 클러스터 기반 센서 네트워크에서 CH는 공격의 목표가 되기 쉽고, CH들의 오염은 네트워크 전체에 큰 위협을 가져온다. 본 논문에서, 우리는 CH들의 오염에 강건한 주기적인 키 갱신 방안을 제안하였다. 먼저, 제안방법은 CH가 관리하는 센서들의 수를 줄이고 CH들이 주기적으로 변경되게 함으로써, CH의 오염에 따른 영향을 최소화 한다. 둘째, 제안방법은 임의의 CH와 BS(Base Station)간의 키 설정에 다른 센서노드들을 참가시켜 공격자들을 혼란에 빠뜨린다. 우리는 수치적인 분석을 통해 제안방법이 다른 키 관리 방법들에 비해 안전하고 CH들의 오염에 강건함을 증명하였다.
In sensor networks, it is very important to refresh communication keys of sensors in a periodic or on-demand manner. To perform a dynamic key management efficiently, sensor networks usually employ cluster architecture and each CH (Cluster Head) is responsible for key management within its cluster. In cluster-based sensor networks, CHs are likely to be targets of capture attacks, and capture of CHs threatens the survival of network significantly. In this paper, we propose a periodical key refreshment scheme which counteracts against capture of CHs. First, the proposed scheme reduces the threat caused by compromise of CHs by forcing each CH to manage a small number of sensors and changing CH role nodes periodically. Second, the proposed scheme flings attackers into confusion by involving other nodes in a key establishment between BS (Base Station) and a CH. Our numerical analyses showed that the proposed scheme is more secure than other schemes and robust against compromise of CHs.
