РОЗШИРЕНА МОДЕЛЬ ОЦІНЮВАННЯ БЕЗПЕКИ КООПЕРАТИВНОГО ВСТАНОВЛЕННЯ ЗАХИЩЕНИХ КАНАЛІВ У БЕЗПРОВОДОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖАХ

Надія Довженко; Євген Іваніченко; Сергій Мамченко; Валерій Хвостіченко; Денис Гречко

doi:10.28925/2663-4023.2026.34.1377

Автор(и)

Надія Довженко Київський столичний університет імені Бориса Грінченка https://orcid.org/0000-0003-4164-0066
Євген Іваніченко Київський столичний університет імені Бориса Грінченка https://orcid.org/0000-0002-6408-443X
Сергій Мамченко Національний університет біоресурсів і природокористування України https://orcid.org/0009-0006-8743-5606
Валерій Хвостіченко Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України https://orcid.org/0000-0003-3518-2273
Денис Гречко Інститут проблем математичних машин і систем НАН України https://orcid.org/0009-0001-4438-6780

DOI:

https://doi.org/10.28925/2663-4023.2026.34.1377

Ключові слова:

безпроводова сенсорна мережа, БСМ, ECCE, кооперативне встановлення ключів, управління ключами, IoT, компрометація вузлів, захищений канал, імовірнісна модель, безпека, найдійність

Анотація

Розвиток безпроводових сенсорних мереж та їх інтеграція в інфраструктуру Internet of Things зумовлюють необхідність удосконалення механізмів встановлення захищених каналів між складовими компонентами з обмеженими ресурсами. Одним із підходів до вирішення такого завдання є кооперативне встановлення ключів, за якого формування захищеного каналу між двома сенсорними вузлами здійснюється із залученням множини проміжних кооперуючих сенсорів. Класичний протокол ECCE забезпечує збільшення імовірності існування каналу та його стійкості до компрометації вузлів, однак базова аналітична модель переважно орієнтована на параметри випадкового попереднього розподілу ключів і кількість кооперуючих пристроїв.

У роботі запропоновано розширену ймовірнісну модель оцінювання захищеності кооперативного каналу, у якій поряд із параметрами глобального пулу ключів, розміру зв'язків ключів і кількості кооперуючих сенсорів враховано кількість скомпрометованих вузлів та імовірність доступності безпроводової лінії зв'язку. Сформовано показник ефективного захищеного зв’язку, що одночасно характеризує наявність спільного ключового матеріалу, відсутність його компрометації та фізичну доступність лінії зв'язку. На його основі одержано аналітичну оцінку імовірності існування захищеного каналу для прямого та двострибкового кооперативного сценаріїв.

Отримані результати підтверджують можливість використання запропонованого підходу для аналізу компромісу між розміром зв'язки ключів, кількістю кооперуючих вузлів, стійкістю до компрометації та якістю безпроводового середовища.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Dovzhenko, N., Ivanichenko, Y., Ausheva, N., Shevchuk, Y., & Lukovskyi, T. (2025). Research on data center architecture with the integration of IoT components to ensure energy efficiency and cyber resilience. Cybersecurity: Education, Science, Technique, 4(28), 547–564. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.28.835

Dovzhenko, N., Ivanichenko, Y., Skladannyi, P., & Ausheva, N. (2024). Integration of security and fault tolerance of sensor networks based on energy consumption and traffic analysis. Cybersecurity: Education, Science, Technique, 1(25), 390–400. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2024.25.390400

Eschenauer, L., & Gligor, V. D. (2002). A key-management scheme for distributed sensor networks. In Proceedings of the 9th ACM Conference on Computer and Communications Security (pp. 41–47). https://doi.org/10.1145/586110.586117

Dovzhenko, N., Barabash, O., Musienko, A., Ivanichenko, Y., & Krasheninnik, I. (2024). Enhancing sensor network efficiency through optimized flooding mechanism. CEUR Workshop Proceedings, 3654, 465–470. https://ceur-ws.org/Vol-3654/short15.pdf

Chan, H., Perrig, A., & Song, D. (2003). Random key predistribution schemes for sensor networks. In Proceedings of the IEEE Symposium on Security and Privacy (pp. 197–213). https://doi.org/10.1109/SECPRI.2003.1199337

Dovzhenko, N., Ivanichenko, Y., & Kostiuk, Y. (2025). Methodology for detecting and localizing cyber threats in cloud environments with integrated IoT components based on graph models. Cybersecurity: Education, Science, Technique, 1(29), 762–776. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.29.938

Conti, M., Di Pietro, R., & Mancini, L. V. (2007). ECCE: Enhanced cooperative channel establishment for secure pair-wise communication in wireless sensor networks. Ad Hoc Networks, 5(1), 49–62. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2006.05.013

Rao, P. M., & Deebak, B. D. (2023). A comprehensive survey on authentication and secure key management in Internet of Things: Challenges, countermeasures, and future directions. Ad Hoc Networks, 146, Article 103159. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2023.103159

Openko, P., Dovzhenko, N., Orikhovskyi, P., & Ikaiev, D. (2024). Ensuring reliability and security in modern wireless sensor networks based on the implementation of the RSSI metric. Air Power of Ukraine, 1(6), 131–136. https://doi.org/10.33099/2786-7714-2024-1-6-131-136

Hussain, M., Hussain, M., Aamer, N., et al. (2025). Optimized rank-based key management for energy-efficient routing in wireless sensor networks for IoT applications. Discover Internet of Things, 5, Article 127. https://doi.org/10.1007/s43926-025-00224-3

Alotaibi, J. (2026). Energy-efficient trust management for secure IoT devices in information-centric wireless sensor networks. Peer-to-Peer Networking and Applications, 19, Article 43.

Yousefpoor, M. S., & Barati, H. (2019). Dynamic key management algorithms in wireless sensor networks: A survey. Computer Communications, 134, 52–69. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2018.11.005