یک روش تطبیقی مدیریت کلید محلی برای افزایش امنیت و بهره وری انرژی در شبکه های حسگر بی سیم

شبکه های حسگر بی سیم به دلیل محدودیت منابع و نیاز به امنیت بالا، به روش های مدیریت کلید کارآمد نیاز دارند. با این حال، بسیاری از روش های موجود از سیاست های ایستا و توزیع مجدد سراسری کلید استفاده می کنند که موجب افزایش سربار ارتباطی، مصرف انرژی و کاهش انعطاف پذیری شبکه می شود. در این مقاله، یک روش سبک وزن و تطبیقی مدیریت کلید مبتنی بر خوشه بندی برای افزایش امنیت و بهره وری انرژی در شبکه های حسگر بی سیم ارائه می شود. در این روش، انتخاب سرخوشه با توجه به انرژی باقیمانده، سطح اعتماد و فاصله ارتباطی انجام شده و یک عامل یادگیری تقویتی به صورت پویا تصمیمات مربوط به جایگزینی سرخوشه و به روزرسانی کلیدها را اتخاذ می کند. همچنین، راهبرد توزیع مجدد محلی و سلسله مراتبی کلید، به روزرسانی های امنیتی را تنها به خوشه های تحت تاثیر محدود می کند و در نتیجه سربار شبکه را کاهش می دهد.کارایی روش پیشنهادی با استفاده از Contiki ۲.۷ و شبیه ساز Cooja در شبکه هایی با ۲۰ تا ۲۰۰ گره ارزیابی شد. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش های مرجع، عملکرد بهتری در مصرف انرژی، نرخ از دست رفتن بسته ها، پایداری امنیتی کلیدها و طول عمر شبکه دارد. در سناریوهای بزرگ مقیاس، این روش مصرف انرژی را تا ۳۰ درصد کاهش داده، نرخ از دست رفتن بسته ها را تا ۵۶ درصد کم کرده، تاب آوری امنیتی بر اساس شاخص امنیت کلید را تا ۲۵ درصد افزایش داده و طول عمر شبکه را تا ۴۷ درصد بهبود می بخشد. نتایج بیانگر کارایی مدیریت کلید تطبیقی و محلی در ایجاد تعادل میان امنیت و بهره وری منابع است.

کلیدواژه ها:

شبکه های حسگر بی سیم ، یادگیری تقویتی ، مدیریت کلید تطبیقی ، خوشه بندی مبتنی بر اعتماد ، بهره وری انرژی