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无线传感器网络(WSN)是由一组传感器节点自组织而成的多跳无线网络,它的作用是帮助观测者采集并处理所在区域内需要被检测对象的相关信息。WSN不需要固定网络支持,可用于某些人类无法进入的区域进行检测,并且具有展开速度快,抗毁灭性强,具有自组织性等特点,从而使WSN的应用正变得越来越广泛。在WSN的发展过程中,相继涌现出了多种路由协议与之匹配,其中Leach协议是最早提出了在WSN中使用层次路由的概念的协议之一,协议的主要特点是实现了WSN的网络自组织,在能量的使用上更加均衡。目前基于Leach协议又提出了多种改进协议,这些协议使得网络的运行更加合理化,也更有针对性,但是它们也有一个共同的问题,那就是没有考虑网络的安全问题。
本文提出了一种安全节能的路由协议Leach-SQ协议,将动态密钥概念引入到无线传感器网络的Leach-Q协议(Leach协议的一种改进协议)当中,Leach-SQ协议不仅继承了Leach-Q协议的诸多优势,并且为网络提供了可靠的安全保障。在安全性方面,协议不仅在通信时为整个网络提供密钥保护,并且在每一轮时,节点和基站的密钥、节点和簇首的密钥均会相应发生变化,即使任何一个节点被捕获都不会泄露其他任何一对密钥,从而极大的提升了网络的安全性。此外,由于无线传感器网络节点具有能量受限的特点,而密钥的应用必将或多或少的增加节点的能量消耗,所以作者在将动态密钥引入到Leach-Q协议之前,首先对Leach-Q协议作了进一步的改进。改进的协议在保留了Leach-Q协议核心思想的同时,简化了网络簇首选择算法,并把大量的节点计算转移给基站执行,从而有效减缓了节点能量消耗并为动态密钥的应用提供了保障。最后在NS-2模拟实验平台的仿真结果中,Leach-SQ协议与Leach-Q协议相比较,不仅其安全性有了显著提高,网络的能量消耗也有所降低。