传感器网络加密协议（SNEP）优化方案

为了加密消息和产生消息认证码（MAC），SNEP采用了轻量级版本的RC5。使用了分离的密钥，加密用K_encr；产生消息认证码（MAC）的是K_mac；产生随机数的是K_rand。所有的密钥都是由初始的主密钥自举的（Bootstrapped），这个主密钥是由基站和节点共享的。一个伪随机函数F用来派生出密钥。由于F_K（X）=MAC（K，X）是引导密钥的函数，并且消息认证码（MAC）有很强的单向性，所以密钥是计算上独立产生的。这意味着如果有一个密钥被损坏，双方不用传送任何机密信息，就能派生出一个新的密钥。

SNEP另外一个重要特点是，它是由发送方A和接收方B共同维护的计数器（Counter）。每一次成功的传输之后，A和B双方将计数器累加，这将确保新鲜性和语义安全。对加密来说，计数器的值是一个输入。因此，即使相同的明文传输了两次，每次传输中的密文也是不同的。这为数据机密性提供了语义安全。

在SNEP里，A方为了发送数据片段D，发送以下消息给B方：

A→B：∈，M

其中，∈是加密数据片段，例如；M是消息认证码（MAC），例如；c是计数器的值。

注意：计数器的值c和加密消息∈首先连接到一起，即c∈，并被传给消息认证码（MAC）生成函数。得到的消息认证码（MAC）和加密消息∈一起传输。这提供了数据机密性和认证。因为加密和生成消息认证码（MAC）时，均用到计数器的值c，这也提供了语义安全。计数器还确保了新鲜性。然而，应用在普通SNEP里的计数器只能保证弱新鲜性，例如，它能确保相同的消息不被多个节点重放。而强新鲜性，通过发送一个新鲜数（Nonce）η，即一个不可预测的随机数，挑战发送方。为做到这一点，需要做到：(www.xing528.com)

1）节点A随机产生一个新鲜数η_A，把它和请求消息ρ_A一起发送。

A→B：η_A，ρ_A

2）节点B返回应答消息ρ_B和经消息认证码（MAC）计算后的ρ_B和新鲜值η_A。

如果消息认证码（MAC）验证是正确的，节点A知道当它发出请求时，节点B生成响应。如果需要数据机密和认证，第一个消息也能用普通SNEP。