A secure and efficient method for communications and energy consumption management in iot wireless sensor networks

Resumen

Las redes inalámbricas de sensores se están convirtiendo en un componente importante del Internet de las cosas. Consiste en sensores limitados en términos de recursos, energía y procesamiento, varios tipos de controles y nodos de puerta de enlace. WSN proporciona soluciones variantes para muchas aplicaciones, incluidas la atención de la salud, la agricultura, el medio ambiente, la industria, la defensa y muchos otros campos. Debido al escenario de implementación y los métodos de comunicación utilizados en tales redes, se requiere un protocolo sólido y seguro que incluya medidas para permitir que solo dispositivos autenticados y aprobados se unan a la red. Además, los datos que se transmiten en esta capa de la red deben validarse y protegerse contra escuchas y alteraciones. La aplicación de métodos de seguridad tradicionales a un sistema IoT y WSN es un desafío debido a su topología descentralizada y los recursos limitados de estos dispositivos. El uso de métodos criptográficos para cifrar datos y configurar canales seguros para comunicaciones de protocolo es una parte clave de la seguridad de IoT y WSN. Los dispositivos de sensores e IoT suelen tener menos recursos debido a su tamaño y naturaleza. Esto tiene el efecto de evitar que la mayoría de los dispositivos de sensores e IoT tengan la potencia de procesa- miento o los recursos necesarios para las técnicas de cifrado más potentes. Podrían utilizarse técnicas ligeras de encriptación porque todavía se requiere encriptación para su funciona- miento. En este trabajo, exploramos los avances más recientes en la gestión segura y eficiente de claves de mensajes de multidifusión, así como los nuevos desafíos que presentan estos nuevos enfoques. Nos concentramos en la gestión de claves de grupo en WSN además de los protocolos de enrutamiento. Mediante experimentos prácticos, evaluamos las propiedades de algunos protocolos de administración de claves grupales, como el acuerdo clave para los mensajes transmitidos y recibidos, el tiempo de cómputo, el uso de la memoria y los números redondos de recodificación y la confiabilidad del protocolo. Al utilizar estas propiedades, propusimos un protocolo eficiente y liviano de administración de claves de grupo que utiliza criptografía de curva elíptica para garantizar la seguridad de la comunicación de los nodos y un protocolo de enrutamiento mejorado basado en el protocolo LEACH para demostrar un mejor rendimiento en parámetros como la vida útil de la red, los nodos muertos, y consumo de energía. Demostramos que el método propuesto es mucho más receptivo, altamente escalable y eficiente en energía, reduce el tiempo de cómputo y la cantidad de rondas para iniciar claves y usa menos memoria. En general, este trabajo presenta evidencia teórica y empírica de que el método propuesto es capaz de abordar los problemas de seguridad de las WSN y aumentar la vida útil de la red.