Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

An Energy Efficient Group-Based Cluster Key Management for Large Scale Sensor Networks

대규모 센서 네트워크에서 그룹을 기반으로 한 에너지 효율적인 클러스터키 관리 방안

  • Kim, Jin-Su (Department of Port & Logistics System, Tongmyong University)
  • 김진수 (동명대학교 항만물류시스템학과)
  • Received : 2012.08.23
  • Accepted : 2012.11.08
  • Published : 2012.11.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The important issue that applies security key are secure rekeying, processing time and cost reduction. Because of sensor node's limited energy, energy consumption for rekeying affects lifetime of network. Thus it is necessary a secure and efficient security key management method. In this paper, I propose an energy efficient group-based cluster key management (EEGCK) in the large scale sensor networks. EEGCK uses five security key for efficient key management and different polynomial degree using security fitness function of sector, cluster and group is applied for rekeying and security processing. Through both analysis and simulation, I also show that proposed EEGCK is better than previous security management method at point of network energy efficiency.

무선 센서 네트워크 환경에서 클러스터키 등의 보안키를 적용하기 위한 중요한 고려 사항은 보안키 갱신이 안전하게 이루어져야 하고, 보안키 갱신 시 요구되는 시간과 비용이 적어야 한다는 점이다. 각 센서 노드는 제한된 에너지를 보유하기 때문에 보안키 갱신에 소모되는 에너지가 클 경우 전체 네트워크 수명에 많은 영향을 준다. 따라서 안전하고 에너지 효율적인 보안키 관리 방법이 요구된다. 본 논문에서는 그룹을 기반으로 한 에너지 효율적인 클러스터키 관리 방안을 제안한다. 제안하는 방법에서 대규모 센서 네트워크에서 안전하고 효율적인 키 관리를 위해 5개의 보안키를 사용하고, 섹터, 클러스터 및 그룹 수준의 보안 적합도를 관리하여 보안키 갱신 주기 및 보안에 사용되는 다항식의 차수를 차별화시킨다. 실험을 통해 이전의 보안키 관리 기법보다 네트워크 에너지 효율성이 향상됨을 입증한다.

Keywords

References

  1. Jin-Su Kim, Seung-Soo Shin, "A Cluster Group Head Selection using Trajectory Clustering Technique," Journal of the Korea Academia- Industrial Cooperation Society Vol. 12, No. 12 pp. 5865-5872, 2011 https://doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.12.5865
  2. N. Vimala, B. Jayaram, Dr. R. Balasubramanian, "Efficient Group Key Management Protocol for Region Based MANETs," IACSIT International Journal of Engineering and Technology, Vol.3, No.1, February 2011
  3. Wan Nam-Goong, Kwan-tae Cho, Dong Hoon Lee, "Fast Group Rekeying Scheme for Secure Multicast in Wireless Sensor Networks," KIISC, Vol.21, No.3, June 2011, pp. 75-88
  4. S. Zhu, S. Setia, and S. Jajodia, "LEAP: efficient security mechanisms for large-scale distributed sensor networks," In 10th ACM conference on Computer and communication security, pp. 62-72. 2003.
  5. Wensheng Zhang, Sencun Zhu, Guohong Cao, "Predistribution and local collaboration- based group rekeying for wireless sensor networks," Ad Hoc Networks 7, 2009, pp. 1229-1242 https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2008.11.004
  6. Dong-Min Choi, Yeo-Jin Lee, Il-Yong Chung, "A Secure Key Distribution Scheme on Wireless Sensor Networks Using Dynamic Clustering Algorithms," Journal of Korea Multimedia Society Vol. 10, No. 2, February 2007, pp. 236-245
  7. M. Bouassida, I. Chrisment and O. Festor, "Group Key Management in Manets," International Journal of Network Security, pp. 67-79, 2008
  8. D. Liu, P. Ning, "Establishing Pairwise Keys in Distributed Sensor Networks," Proc. of the 10th AC conference on Computer and communications Security, pp. 52-61. 2003.
  9. DaeHun Nyang and Mohaisen Abedelaziz, "Strongly- Connected Hierarchical Grid-Based Pairwise Key Predistribution Scheme for Static Wireless Sensor Networks," IEEK, Vol.43, TC-No.7, July 2006, pp. 726-735.
  10. T. Rappaport, "Wireless Communications: Principles & Practice," Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1996.
  11. Jin-Su Kim, Seung-Soo Shin, "An Energy Consumption Model using Hierarchical Unequal Clustering Method," Journal of KAIS, Vol. 12, No. 6, 2011. https://doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.6.2815