【摘要】：針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無率碼重編程協(xié)議現(xiàn)有安全方案開銷過大的問題,提出一種分層Hash樹(HHT)的認(rèn)證方法,該方法由兩層Merkle樹組成,底層基于代碼映像頁構(gòu)建多個小Hash樹,并把這些樹的樹根聚合成根指紋以減小通信開銷,然后以根指紋為葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)造頂層Hash樹以減小認(rèn)證開銷.對HHT方法的安全性進(jìn)行證明,并應(yīng)用該方法實(shí)現(xiàn)SReluge協(xié)議的頁認(rèn)證.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與Merkle樹相比,HHT的認(rèn)證開銷有明顯下降,同時降低了通信開銷、構(gòu)建開銷和分發(fā)完成時間.
【圖文】：

的Ｈａｓｈ操作次數(shù)，圖１給出了ＭＨＴ以及不同ｈ和θ下即ＨＨＴ（ｈ，θ）的認(rèn)證開銷（α為認(rèn)證開銷；Ｍ為頁數(shù)）．從圖１中可見：與ＭＨＴ相比ＨＨＴ的認(rèn)證開銷減少了至少４３％．這是因?yàn)棣龋荆惨鹆耍龋龋詷渖疃鹊臏p小，從而降低了ＨＨＴ的認(rèn)證開銷．并且參數(shù)ｈ和θ的取值會影響ＨＨＴ的認(rèn)證開銷．當(dāng)θ值恒定時，ｈ值越小，ＨＨＴ的認(rèn)證開銷越小；而在ｈ值恒定時，θ值越大，ＨＨＴ的認(rèn)證開銷越�。畧D１ＨＨＴ與ＭＨＴ的認(rèn)證開銷５．２通信開銷實(shí)驗(yàn)中僅考慮Ｈａｓｈ樹本身引起的通信開銷，該開銷定義為索引包個數(shù)．假設(shè)丟包率ｐ＝５％，圖２給出了ＭＨＴ以及不同ｈ和θ下ＨＨＴ圖２ＨＨＴ與ＭＨＴ的通信開銷的通信開銷β．從圖２中發(fā)現(xiàn)，隨著代碼映像頁數(shù)的增加，ＨＨＴ通信開銷的降低幅度越明顯．并且當(dāng)θ值恒定時，越大的ｈ值會使ＨＨＴ的通信開銷越小．這是因?yàn)榇藭r的ｈ會使ＨＴｔｏｐ樹深度降低，縮短了認(rèn)證路徑，因而降低了通信開銷．例如，對于２０ＫＢ的代碼映像，ＨＨＴ（１，４）的通信開銷減少了一半．５．３構(gòu)建開銷基站構(gòu)建Ｈａｓｈ樹的開銷定義為構(gòu)建樹所需的Ｈａｓｈ操作次數(shù)，圖３給出了ＨＨＴ相對于ＭＨＴ的構(gòu)建開銷減少比率δ．從圖３中可見δ≥０．δ＞０表明ＨＨＴ的構(gòu)建開銷小于ＭＨＴ的構(gòu)建開銷，曲線的非線性是由于ｌｏｇ２Ｎ并不總是整數(shù)，這時須要填充頁數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)中填充０）；δ＝０表明小的代碼映像不足

下ＨＨＴ圖２ＨＨＴ與ＭＨＴ的通信開銷的通信開銷β．從圖２中發(fā)現(xiàn)，隨著代碼映像頁數(shù)的增加，ＨＨＴ通信開銷的降低幅度越明顯．并且當(dāng)θ值恒定時，越大的ｈ值會使ＨＨＴ的通信開銷越�。@是因?yàn)榇藭r的ｈ會使ＨＴｔｏｐ樹深度降低，縮短了認(rèn)證路徑，因而降低了通信開銷．例如，對于２０ＫＢ的代碼映像，ＨＨＴ（１，４）的通信開銷減少了一半．５．３構(gòu)建開銷基站構(gòu)建Ｈａｓｈ樹的開銷定義為構(gòu)建樹所需的Ｈａｓｈ操作次數(shù)，，圖３給出了ＨＨＴ相對于ＭＨＴ的構(gòu)建開銷減少比率δ．從圖３中可見δ≥０．δ＞０表明ＨＨＴ的構(gòu)建開銷小于ＭＨＴ的構(gòu)建開銷，曲線的非線性是由于ｌｏｇ２Ｎ并不總是整數(shù)，這時須要填充頁數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)中填充０）；δ＝０表明小的代碼映像不足以構(gòu)造ＨＨＴ．而且參數(shù)ｈ和θ的取值會影響ＨＨＴ的構(gòu)建開銷．當(dāng)數(shù)據(jù)包載荷和Ｈａｓｈ函數(shù)確定時，θ為常數(shù)，這時的ｈ值越小，ＨＨＴ的底層Ｈａｓｈ樹數(shù)越多，ＨＴｂｏｔ樹根的聚合程度越大，因而構(gòu)建開銷越�。畧D３不同ｈ和θ下構(gòu)建開銷的減少比率５．４分發(fā)完成時間分發(fā)完成時間ｔｆ指基站把代碼映像分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)所需的時間．在污染率為２０％的情況下，基于不同大小的代碼映像測試改進(jìn)前后ＳＲｅｌｕｇｅ協(xié)議的分發(fā)完成時間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖４所示．圖４改進(jìn)前后ＳＲｅｌｕｇｅ協(xié)議的分發(fā)完成時間從圖４中可見：隨著代碼映像大小Ｑ的增長，兩種協(xié)議的分發(fā)完成時間近似線性增長．對于１０ＫＢ的代碼映像，

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