基于分簇的有效无线传感器网络密钥管理方案

4 安全性能分析及仿真结果
4．1 安全性能判断标准
1)连通性 连通性代表网络安全连通的能力。即节点在可通讯的范围内，建立安全链接的概率。
2)抗攻击性 抗攻击性指网络在某些节点被攻破的情况下仍能保持通信安全的能力。
4. 2 安全性能分析
4. 2. 1 抗攻击性
当传感器网络节点选择替换特殊信息的u个密钥占节点密钥m的比例r不同时，将会产生不同的安全性。在算法中给定一个t，它能在网络部署之前计算出来，r的取值在t的两边可以采取两种不同的密钥串选择方法，来使安全性能得到最优化。如果P代表密钥的容量大小，m代表传感器节点能容纳的密钥数目，n代表无线传感器网络所有节点的数目，则m(1-r)n=p表示整个无线传感器网络中被直接存储的密钥数目小于密钥池大小。如果让每个节点都存储不一样的密钥，一旦这些节点被攻破，它们所泄露的密钥对其它节点的链接不会造成任何威胁，这样整个网络的抗攻击性一直会保持最大值1。当r等于t时上述不等式取等号，。在算法中，一个节点会存储直接密钥以及另一些密钥的间接信息，数目分别是m(1-r)以及mr。如果它被攻破了，m(1-r)个密钥将被泄露，而以及密钥间接信息对攻击者而言没有任何价值。当S个节点被攻破时仍能保持安全的概率可计算如下，当0≤rt时，，当t≤r≤1时，p(s)=1。由上述分析可知，当0≤rt时被攻破的节点数目越多那已建立的安全链接越不安全，当t≤r≤1时被攻破的节点不会对其它的链接产生影响，此时安全性能达到最大值。
4. 2. 2 连通性
如果P表示密钥池的大小，两个节点分别存储K1和K2个密钥，不存储特殊信息，那么这两个节点能建立安全链接的可能。在算法中，每个节点存储m(1-r)个密钥以及mr个间接密钥信息。首先，让A从容量为P的密钥池中随机选择m(1-r)个密钥，然后让B从剩下的密钥池中随机选择m(1-r)个密钥，最后让A，B分别从剩下密钥池中选择mr个密钥，并将他们替换成EK。当0≤rt时，A存储的m(1-r)个密钥与B的密钥及特殊信息没有匹配的概率为：p1=1-p(P,m,m(1-r))，A存储的特殊信息与B也无匹配的概率为：p2=1-p(P-m(1-r)，mr，m(1-r))，这样A与B能建立安全链接的概率为pn=1-(1-p1)(1-P2)。当t≤r1时，任意两个节点都不会共享密钥，它们依靠间接密钥信息来建立链接，连通性为pn=1-(1-p(P，mr，m(1-r)))2。