I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   25 ,   No .   1 J an u ar y   2 0 2 2 ,   p p .   3 4 7 ~ 3 5 7   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 25 .i 1 . pp 347 - 3 5 7          347       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Da ta trans mit ted  encryp tion  for clu stering  proto co l i heterog eneo us wi reless s enso r ne tw o rks       B a s im   Abo o d 1 ,   Abeer   Na s er   F a is a l 1 ,   Q a s im   Abdu lj a bb a H a m ed 2   1 C o l l e g e   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r si t y   o f   S u mer,   Al - R i f a i ,   I r a q   2 C e n t e r   o f   C o m p u t e r ,   U n i v e r si t y   o f   S u mer,   Al - R i f a i ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ju n   17 2 0 2 1   R ev is ed   Sep   2 2 0 2 1   Acc ep ted   No v   1 2 0 2 1       In   t h is  p a p e r,   e ll ip ti c   c u r v e Diffie   He ll m a n - Riv e st  S h a m ir   Ad lem a n   a lg o rit h m   (ECDH - RS A)  is  a   n o v e e n c ry p ti o n   m e th o d   wa p r o p o s e d ,   wh ich   b a se d   o n   ECDH  a n d   RS a lg o rit h m   to   se c u re   tran sm it ted   d a ta  in   h e tero g e n e o u wire les se n so n e t wo rk (HWS Ns ).   T h e   p ro p o se d   e n c ry p t io n   is  b u il t   u n d e c h e e sb o a rd   c lu ste r in g   ro u ti n g   m e th o d   (CCRM ) .   T h e   CCRM   u se d   to   re g u late   e n e rg y   c o n su m p ti o n   o th e   n o d e s.  To   a c h i e v e   g o o d   sc a lab il it y   a n d   p e rfo rm a n c e   b y   u sin g   li m it e d   p o we rfu l   m a x - e n d   se n s o rs  b e sid e a   larg e   p o we rfu o m i n - e n d   se n so rs.  ECDH  is  u se d   f o t h e   sh a rin g   o p u b li c   a n d   p riv a te  k e y b e c a u se   o it a b i li t y   t o   p r o v i d e   sm a ll   k e y   siz e   h ig h   p r o tec ti o n .   T h e   p r o p o se d   a u th e n ti c a ti o n   k e y   is  g e n e ra ted   b y   m e rg in g   i t   with   t h e   re fe re n c e   n u m b e o f   th e   n o d e ,   a n d   d istan c e   to   it c l u ste h e a d   (CH).   De c re a sin g   th e   e n e rg y   i n tak e   o f   CHs ,   RS e n c ry p ti o n   a ll o ws   CH t o   c o m p il th e   t h a   d a ta   wh ich   e n c ry p ted   wit h   n o   n e e d   to   d e c ry p t   it .   T h e   re su lt o th e   sim u latio n   sh o t h a t h e   a p p ro a c h   c o u ld   m a x imiz e   th e   li fe   o t h e   n e two rk   b y   n e a rly   (4 7 % ,   a n d   3 5 . 7 % c o m p a re   b y   se c u re   lo w - e n e rg y   a d a p ti v e   c lu ste rin g   h iera rc h y   (S e c - LE ACH   a n d   S L - L EACH a p p ro c h e s res p e c ti v e ly .   K ey w o r d s :   C h ee s b o ar d   clu s ter in g   Data   en cr y p tio n   R o u tin g   p r o t o co l   Secu r clu s ter in g   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   B asim  Ab o o d   C o lleg o f   C o m p u ter   Scien ce   an d   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y Un iv er s ity   o f   Su m er   Al - R if ai ,   T h i - Qar ,   I r aq     E m ail: b . ab o o d @ u o s . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   I n f o r m atio n   s ec u r ity   ( I S)  is   u s ed   to   p r ev e n u n a u th o r ize d   ac ce s s   to   in f o r m atio n   an d   p er f o r m   v ar io u s   o p er atio n s   o n   s u c h   in f o r m atio n ,   s u ch   as  th u s e,   d is clo s u r e,   d is ab lin g ,   d estru ctio n   o r   m o d if icatio n   o f   s u c h   in f o r m atio n   [1 ] - [ 3] .   I h as  m an y   o b jectiv es  in   r elatio n   to   th p r o tectio n   o f   in f o r m ati o n   ag ain s an y   r is k s   to   wh ich   s u ch   in f o r m atio n   m a y   b ex p o s ed .   T h e   ty p e   o f   r i s k   t o   wh ich   th e   d ata   is   ex p o s ed   v ar ies  b y   ap p licatio n   [4 ] - [ 6] .   Ho wev er ,   T h e   p r o p o s ed   s ec u r ity   of   lo w - en er g y   a d ap tiv clu s ter in g   h ier a r ch y   ( L E AC H )   p r o to co l   ( SLE AC H)   to   co n s tr u ct  s ec u r wir eless   s en s o r   n etwo r k s   ( W SN )   clu s ter in g   m o d el   [7 ] - [ 9] .   I p u r p o s es  to   av o id   s in k h o les,  f o r war d in g   with   ca r e,   an d   SLE AC in   g e n er al,   a r lim ited   b y   s y s tem   m em o r y ,   r esu ltin g   in   n etwo r k   ef f icien cy   r ed u c tio n   an d   s h o r ter   life s p an .   T o   o v e r awe d   th c o m p lex ity   an d   d if f icu lty   o f   tr a d itio n al   en cr y p tio n   o r g a n izatio n s   in   W SNs   h av lim ited   am o u n o f   s to r ag s p ac e,   th ad v an ce d   e n cr y p tio n   s tan d ar d   ( AE S)  an d   ellip tic  cu r v cr y p to g r ap h y   ( E C C )   alg o r ith m s   ar u s ed   in   [ 1 0 ]   to   r e d u ce   t h co m p le x ity   an d   ex p lo it  th e   ad v an tag es  o f   th ese  alg o r ith m s .   I n   W SNs ,   E C C   is   u s ed   to   cr ea te  with   s h ar in g   th k ey .   T o   p r o tec t   th ag g r eg atio n   with   au th en ticatio n   s ca lab le  d ata  m an ag em en t,  an aly s is ,   an d   v is u aliza tio n   ( SDAV)   is   p r o p o s ed   [ 1 1 ] [ 1 2 ] .   T h r esear ch er s   s elec th E C C   o v e r   c o n v en tio n al  asy m m etr ic   alg o r ith m s   b ec au s e   o f   its   lo k ey   an d   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   s im u latio n   an d   ca p ac ity .   T h ag g r eg at o r   g ath e r s   in   SDAV  f o r   its   m em b er s '   en cr y p ted   d ata,   d ec r y p ts   it,  av er ag es  it,  an d   th en   r etu r n s   th r esu lt  to   th e m .   S ec u r e   en h a n ce d   d ata   ag g r eg atio n   ( SEDA )   b ased   o n   E C C   was  u s e d   b y   an o th er   s ec u r in   [ 1 3 ] .   SEDA - E C C   i s   b as ed   o n   th co n ce p ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   1 J an u ar y   20 22 347 - 3 5 7   348   o f   p r iv ac y   en cr y p tio n   al g o r it h m   f o r   h o m o m o r p h ic   tech n i q u e .   T h is   s y s tem   h as  g r ea s ec u r ity   o u tco m es,   p ar ticu lar ly   w h en   it  c o m es  to   n o d e   ex p lo itatio n   attac k s .   B u t,  T h k ey   ch alle n g es  a r th e   n ec ess ar y   m em o r y   ca p ac ity   an d   en e r g y   c o n s u m p tio n .   Fo r   th e n er g y   c o s o f   co m m u n icatio n   in   W SNs   [ 1 4 ] ,   th a u th o r s   s u g g ested   cr y p to g r ap h y   to   s ec u r d ata  tr a n s m is s io n   in   W SN s   r o u tin g   a r ch itectu r e   ellip tic  cu r v es  Dif f ie   Hellm a alg o r ith m   - ellip tic  cu r v d ig ital  s ig n atu r alg o r ith m   ( E C DH - E C DS A)   k ey   ex ch an g an d   v e r if y   th at   it  m u s b f av o r e d   in   ca s es  wh er tr u s ted   th ir d   p ar ty   is   ac ce s s ib le.   T h er ef o r e ,   W h en   it  c o m es  to   ca lcu latin g   th co s o f   cr y p to g r a p h ic  p r o t o co ls   o n   s en s o r   n o d es,  m o n ito r in g   s h o u ld   b ta k en   in to   ac co u n t.  I n   th is   p ap er ,   we  p r o p o s ed   th E C DH - R SA   an   en h an ce d   en c r y p tio n   alg o r ith m   p lan   b ased   o n   E C DH  an d   R SA  in   o r d er   to   en s u r d ata  tr a n s f er   s ec u r ity   in   W SN  to   o v er co m e   th ese  lim itatio n s   o f   v ar io u s   ar ticles  with   d y n am ically   clu s ter ed   s en s o r   n o d es,  T h b ig g est  d r awb ac k s   ar f in ite  q u an tity   o f   m em o r y   an d   th p o s s ib ilit y   o f   a   s in g le  n o d f ailu r e.   F o r   co m p r o m i s co m m u n icatio n   lin es,  th e   attac k er   ca n   co m p r o m is e   m an y   m o r n o d es.   Fu r th er m o r e ,   t h e   d ec r y p tio n   a lg o r ith m   is   n o s u ited   f o r   e n cr y p tin g   lar g e   am o u n ts   o f   d ata.   T h g o al  is   to   h av e   th least  am o u n o f   im p ac t   o n   th n etwo r k ' s   life cy cle,   ch e s s b o ar d   clu s ter in g   r o u tin g   m e th o d   ( C C R M)   an d   E C DH  is   u s ed   to   p r o d u ce   p u b lic  an d   p r iv ate  k e y s   f o r   s en s o r   n o d es,  a n d   is   u s ed   to   f in d   th m o s s u itab le   s en s o r   n o d es a s   clu s ter   h ea d s   t o   r elay   th m ess ag to   th b as s tatio n .   T h s u g g ested   en cr y p tio n   m e th o d   is   b ased   o n   C C R M,   wh ich   em p lo y s   th ch ess b o ar d   clu s ter in g   alg o r ith m   ( C C )   to   s elec th b est  n etwo r k   s tr u ctu r f o r   l o wer in g   en e r g y   c o n s u m p tio n   af ter   ea ch   r o u n d .   C C R i s   wr itten   at  s ec tio n   3 T h f o llo win g   is   h o th r est  o f   th p ap er   is   s tr u ctu r ed T h ap p r o ac h   o f   th is   p a p e r   i s   c la r i f i e d   i n   s e c ti o n   2 .   T h e   s t r u c t u r e   o f   t h e   c h e s s b o a r d   c l u s t e r i n g   r o u t i n g   p r o t o c o l   i s   s h o w e d   i n   s e c t i o n   3 .   Ou r   p r o p o s ed   s o lu tio n   f o r   s e cu r in g   d ata  cl u s ter ed   s en s o r s   in   W SN  i s   d is cu s s ed   in   s ec tio n   4 .   Simu latio n   ex p er im en tal  f i n d in g s   an d   co n tr ib u tio n   ar e   d is cu s s ed   in   s ec tio n   5 .   s u m m ar y   f in is h es  s ec tio n   6   o f   th is   wo r k .       2.   M E T H O DO L O G Y   Fig u r e   1   d e p icts   th s tag es  o f   o u r   p lan n ed   p r o ject.   T h e   f ir s p h ase  e n tails   u s in g   C C R t o   b u ild   a   n etwo r k   to p o l o g y   th at  r ed u ce s   en er g y   f atig u e.   T h e n ,   t o   en s u r s ec u r d ata  f lo f r o m   s en s o r   n o d es  to   th B S,   th p r o p o s ed   en c r y p tio n   s ch e m is   im p lem en ted .   T h n ex t s ec tio n s   g o   o v er   ea ch   o f   th ese  p h ases   in   d ep th .           Fig u r 1 .   Dev el o p in g   th s ec u r d ata  tr an s f er   tec h n iq u e       3.   T H E   CH E SS B O ARD  C L US T E R I NG   RO UT I NG   P RO T O CO L   I n   th is   p a r t,  th e   ch ess b o ar d   cl u s ter in g   alg o r ith m   is   u s ed   to   s u g g est  h eter o g en eo u s   s en s o r   n etwo r k s .   W will e m p lo y   th f o llo win g   two   ty p es o f   s en s o r s :     T h u s ag o f   a   r estricte d   n u m b er   o f   p o wer f u h ig h - en d   s en s o r s   is   r ef er r ed   to   as  an   H - s en s o r   ( clu s ter   h ea d ) .       T h ter m   "L - s en s o r "   r ef er s   to   th em p lo y m en t o f   v ar iety   o f   lo w - co s t ( b asic)   s en s o r s .     3 . 1 .     Clus t er   d eplo y m ent   We   in tr o d u ce   o u r   h eter o g en eo u s   wir eless   s en s o r   n etwo r k s   ( HW SNs )   ch ec k er b o ar d   clu s ter in g   ap p r o ac h   in   th is   p a r f o r   h et er o g en e o u s   s en s o r   n etwo r k s .   I n   th e   s en s o r   n etwo r k ,   ch ess b o ar d   s en s o r s   ar e   em p lo y ed .   T h e   s en s o r   n etwo r k   is   d iv id ed   in to   s ev er al  s m all,   eq u al - s ized   ce lls ,   as  s h o w n   in   Fig u r 2 ,   with   ad jace n ce lls   co lo r ed   in   v ar i o u s   h u es  ( wh ite/b lack ) .   H - s en s o r s   an d   L - s en s o r s   ar ex p ec t ed   to   b d is tr ib u ted   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Da ta   tr a n s mitted   en cryp tio n   f o r   clu s teri n g   p r o to co l in   h eter o g en eo u s   w ir eles s   s en s o r   …  ( Mo h d   A li Ha s s a n )   349   ev en ly   an d   r an d o m ly   in   th is   ar ea .   H - s en s o r s ,   o n   th o th e r   h a n d ,   s h o u l d   b in s talled   with   g r ea ter   ca r to   en s u r e   th at  all  L - s en s o r s   ar co v e r ed .   T h at  is ,   at  least o n clu s ter   h e ad   ca n   b e   h ea r d   b y   ea c h   s en s o r .             Fig u r 2 .   T h c h ess b o ar d   clu s ter in g   s ch em e       3 . 2 .     T he  pa rt it io n m e t ho d f o clus t er ing   C lu s ter   p ar titi o n   is   tech n i q u f o r   h o m o g e n eo u s   n etwo r k s   th at  h as  b ee n   ex ten s iv ely   r esear ch ed   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] ,   a n d   f o r   h eter o g en e o u s   n etwo r k s   [ 1 8 ] [ 1 9 ] .   First,  On ly   th e   H - s en s o r s   in   wh i te  ce lls   ar ac tiv e   d u r in g   th in itiatio n   p er i o d ,   wh er ea s   th H - s en s o r s   in   b la ck   ce lls   ar tu r n ed   o f f .   All  o f   th L - s en s o r s   ar wo r k in g .   I n   wh ite  ce lls ,   clu s ter s   f o r m   ar o u n d   H - s en s o r s ,   an d   th ese  H - s en s o r s   b ec o m c lu s ter   h ea d s .   L ater ,   wh en   H - s en s o r s   in   wh ite  ce lls   r u n   o u o f   en er g y ,   th cl u s ter s   ar f o r m ed   ar o u n d   th e   H - s en s o r s   in   b lack   ce lls   in   th e   s am way .   T h e   clu s ter   p ar titi o n   c o n ce p t   will  b e   d escr ib ed   in   ter m s   o f   t h H - s en s o r s   in   t h wh ite   ce lls .   I n   tu r n ,   b r o ad ca s h ello   m ess ag es  b ased   o n   th e   H - s en s o r s '   I Ds  an d   th eir   lo ca tio n s ,   s tar tin g   with   th H - s en s o r   with   th s m allest  I D.   E ac h   L - s en s o r   will  th en   b u ild   li s o f   th H - s en s o r s   it  h as  h e ar d   f r o m ,   o r   wh o s m ess ag es  it  h as  s u cc ess f u lly   r ec eiv ed .   T h e   b r o a d ca s t' s   tr an s m is s io n   r an g is   lar g e n o u g h ,   b ased   o n   r ec eiv e d   s ig n al  s tr en g th ,   f o r   m o s L - s e n s o r s   to   r ec ei v h ello   m ess ag es  f r o m   m u ltip le  H - s en s o r s .   T h clu s ter   lead er   is   th en   ch o s en   b y   ea c h   L - s en s o r   as  th H - s en s o r   wh o s h ello   m ess ag h as  th b est  s ig n al  s tr en g th .   A f ter   th is ,   ea ch   L - s en s o r   will  r ec o g n ize  wh ich   H - s en s o r   it  b elo n g s   to   an d   will  f av o r   th H - s en s o r   at  th to p   o f   th lis t.  T h H - s en s o r   th en   b eg in s   to   d eter m in wh ich   s en s o r s   s h o u ld   b in clu d ed   in   its   clu s ter .   W ju s d is cu s s   it  f o r   c lu s ter   1   b ec au s it   is   th e   s am f o r   all  cl u s ter s .   H - s en s o r   1 ,   a b b r ev iated   H1 ,   will  s en d   m e s s ag th at  s ay s   " A ll  s en s o r s   w ith in   a   r ea s o n a b le  d is ta n ce   o me  s h o u ld   r ep o r to   me  a s   th p r eferr ed   clu s te r   h ea d " .   Fo llo win g   th at,   ea ch   elig ib le  L - s en s o r   wi ll  d eliv er   a   p ac k et  to   H 1 ,   t h is   co n tain s   th e   I as  well  as   th lo ca tio n   o f   th e   I D.   Af ter   all,   L - s en s o r   h as  r ep o r t ed ,   H 1   will  ad d   th em   to   lis t   L   an d   b r o a d ca s an   ac k n o w led g m en p ac k et  to   th em .   T h e   s en s o r   i n   L   with   th least  I is   th en   ask ed   b y   H 1 ,   s ay   S 1 ,   to   s en d   a   m ess ag to   s en s o r s   ask in g   t h em   to   r ep o r to   S 1   if   t h ey :   i)   H 1   is   th b est  clu s ter   h ea d   to   u s e. ;   ii)   S 1   h as  co n v ey e d   th is   m ess ag to    H 1 a n d   iii)   H 1   h as n o t a ck n o wled g ed   S 1 .   All  o f   th ese  L - s en s o r s   will  p a y   atten tio n   t o   S 1 ,   an d   S 1   will  i n f o r m   H 1   a b o u th ese  L - s en s o r s .   H 1   will  th en   ask   an o th e r   s en s o r   in   to   ad d   th ese  n ewly   id en tifie d   s e n s o r s   to   L,   s ay   S 2 ,   to   f o llo in   th f o o ts tep s   o f   S 1 an d   s o   f o r th ,   u n til  th er e   ar n o   m o r s en s o r s   to   d is co v er .   I is   u n d en iab le   th at,   af ter   th i s ,   H 1   will  d is co v er   ev er y   s en s o r   th at   h as c h o s en   H 1   as th eir   p r ef er r e d   clu s ter   h e ad   an d   h as a   p ath   to   H 1 .   Af ter   H 1   h as  f in is h ed ,   i n   th s am way ,   H 2   ca n   d is co v er   its   s en s o r s ,   th en   H 3 ,   H 4   u n til  t h last   H - s en s o r .   W h en   t h last   H - s en o r   h as  c o m p leted   h is   wo r k ,   we  m ay   claim   th at   th e   f ir s r o u n d   o f   d is co v er y   is   f in is h ed .   I t' s   wo r th   n o tin g   th at  af ter   th f ir s r o u n d ,   th m a jo r ity   o f   L - s en s o r s   h av m o s t   lik ely   p r ev io u s ly   b ee n   d etec ted   b y   t h f av o r ed   H - s en s o r s .   Ho wev er ,   s o m L - s en s o r s   m ay   h av y et  to   b d is co v er ed   b ec au s e   th ey   lack   p ath   to   t h eir   p r ef e r r ed   H - s en s o r .   Su ch   L - s en s o r s   ar ca lled   th e   o r p h a n   s en s o r s .   T o   ass is o r p h an   s en s o r s   in   lo ca tin g   th H - s e n s o r ,   s ec o n d   p h ase  o f   d is c o v er y   is   r e q u ir ed ,   in   wh ic h   ea ch   o r p h an   s en s o r   b r o ad ca s ts   m ess ag s tatin g   th at  it  s ay in g   th at  " A n y   n o n - o r p h a n   s en s o r   w h o   r ec eiv es  th is   mess a g is   w elco me  to   a d d   me  to   th eir  clu s ter ".   T h f ir s n o n - o r p h a n   s en s o r   to   r ep l y   will  in f o r m   its   H - s en s o r   o f   th n e w   d is co v er y .   Af ter   th is ,   we   m ay   claim   th at  all  L - s en s o r s   in   th wh ite  ce ll h av d is co v er e d   th e   H - s en s o r s .   As  an   ex am p le,   Fig u r 3   d ep i cts  v er y   b asic  n etwo r k ,   H 1   an d   H 2   ar th clu s ter   h ea d s ,   an d   th er ar 1 0   s en s o r s   in   all.   T h tr an s m is s io n   d is tan ce   o f   th e   clu s ter   h e ad s   is   DH  th at   is   o n ly   H 1   ca n   b h ea r d   b y   s en s o r s   S 1   to   S 5 ,   wh ile  H 2   ca n   o n ly   b h ea r d   b y   s en s o r s   S 7   to   S 10 B o th   H 1   an d   H 2   ca n   b h ea r d   b y   S 6 ,   alth o u g h   it  is   co n s id er ed   th at  H 1 ' s   s ig n al  is   s tr o n g er .   s en s o r   ca n   s en d   p ac k et  to   an o t h er   n o d if   it  is   c ap ab le  o f   d o in g   s o ,   th er is   an   ed g b etwe en   th e m .   At  f ir s t,  Fig u r 4   s h o ws  h o H 1   an d   H 2   will  b r o ad ca s th eir   s ig n als  in   tu r n .   Fo llo win g   th at H 1   will  b e   th ch o s en   clu s ter   h ea d   f o r   S 1   to   S 6 ,   an d   H 2   will  b th p r ef e r r ed   clu s ter   h ea d   f o r   S 7   to   S 10 .   Nex t,   H 1   will  lo o k   f o r   s en s o r s   th at  ca n   co m m u n icate   with   it  d ir ec tly .   B ec au s th ey   ar with in   D   o f   H 1 it  will  s en d   m ess ag e,   an d   S 1   an d   S 2   will  r esp o n d ,   as  s h o wn   in   Fig u r 5 ( a) .   Af ter   th is ,   a s   d em o n s tr ated   in   Fig u r 5 ( b ) ,   S 1   will  d is co v er   S 3 S 4 ,   an d   S 5 .   Nex t,   H 2   will  d is co v er   s en s o r s   S 7   to   S 10   in   s i m ilar   way ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   6 ( a) .   S 6   is   an   o r p h an   s in ce   it  c h o s H 1   as  its   c lu s ter   h ea d   o f   ch o ice .   Ho we v er ,   it  is   u n ab le   to   co m m u n icate   with   an y   s en s o r   th at  h as a   co n n ec tio n   to   H 1 .   T h u s ,   S 6   will sen d   m ess ag to   S 7 ,   wh o   will a d d   S 6   to   th H 2   clu s ter ,   as sh o wn   in   Fig u r 6 ( b ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   1 J an u ar y   20 22 347 - 3 5 7   350       Fig u r 3 .   s im p le  n etwo r k   o f   clu s ter   p ar titi o n           Fig u r 4 .   T h m ess ag es o f   H 1   an d   H 2   ar air e d   in   tu r n           Fig u r 5 .   B ec au s th ey   a r with in   o f   H 1 ,   it will sen d   m e s s ag e :   ( a)   S 1   an d   S r esp o n d   H 1 ' s   m e s s ag e   an d     ( b )   S 1   d is co v er s   S 3 S 4 ,   an d   S 5           Fig u r 6 .   Descr ib ed   th ce n a r io s   to   jo in   clu s ter s   as :   ( a)   H d i s co v er s   S 7   to   S 1o   a n d   ( b )   S 6   jo i n s   th clu s ter   o f   H 2         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Da ta   tr a n s mitted   en cryp tio n   f o r   clu s teri n g   p r o to co l in   h eter o g en eo u s   w ir eles s   s en s o r   …  ( Mo h d   A li Ha s s a n )   351   4.   E NCRY P T I O A L G O RI T H M S ( E CDH   AN D   RSA)   4 . 1 .    E llip t ic  curv es   Dif f ie - H ellm a n ( E CDH )   I n   a   v ar iety   o f   cr y p to g r ap h ic   co n tex ts ,   ellip tic  c u r v es  wer e   alr ea d y   i n   u s e   wo r k e d   in d ep e n d en tly   o n   th is   p r o ject   [ 2 0 ] - [ 2 3 ] .   At  th a tim e,   in teg er   f ac to r izatio n   a n d   p r im ality   p r o o f   ar two   e x am p les.  Do m ain   p ar am eter s   E C C   is   g o o d   e x am p le  o f   a   co n s tan lik th i s .   Un lik p r iv ate  k e y   cr y p to g r ap h y ,   p u b lic  k ey   cr y p to g r ap h y   d o es  n o r e q u ir th co m m u n icatio n   p ar ties   to   d is clo s s ec r et,   b u it  is   s u b s tan tially   s lo wer .   An   ellip tic  cu r v e   ca n   b co n ce iv ed   o f   as  b ein g   g iv e n   b y   an   af f in e   eq u atio n   o f   th em   f o r   th p u r p o s es  o f   en cr y p tio n :     2 = 3 +  +   ( 1 )     W h er a   a nd  b   ar elem en ts   o f   f in ite  f ield   co n tain in g   p   elem en ts ,   an d   p   is   p r im g r ea ter   th an   3 .   ( T h eq u atio n s   f o r   b in ar y   an d   ter n ar y   f ield s   d if f e r   s lig h tly ) .   Fo r   ev er y   L - s en s o r   in   th n et wo r k ,   t h in itial  s tep   b ef o r d ata  tr an s f er   b etwe en   t h L - Sen s o r ,   E C DH,   an d   b a s p o in p   t h at  s its   o n   th cu r v m u s b k n o w n .   T h co llectio n   o f   o r d e r ed   p air s    ( , )   h av in g   co o r d in ates in   th f ield   an d   s u ch   th at    an d     s ati s f y   th r elatio n   g iv en   b y   th eq u atio n   d escr ib i n g   th cu r v is   th s et  o f   p o in ts   o n   th cu r v e.   g r o u p   is   also   f o r m ed   b y   s et  o f   p o in ts   o n   a n   ellip tic  cu r v th a h av co o r d in ates  in   a   f in ite  f ield ,   an d   th e   p r o ce d u r is   as  f o llo ws:   to   in cr ea s e   th cu r v e   b y   two   p o in ts    1   an d   2   to g eth er .   T h en   s tr aig h lin e   i s   d r awn   th r o u g h   th e   cu r v to   f in d   th e   th ir d   p o in o f   in ter s ec tio n   1 .   T h en   p o in 1   is   r ef lecte d   alo n g   th X - ax is   to   o b tain   ( 1 ) .   T h at  is   to   s a y ,   th to tal  of    1   an d   2   r esu lts   ( 1 ) .   T h is   g r o u p   o p er atio n ' s   co n ce p t is th at  th e   th r ee   p o in ts   1 2 ,   an d   1   L ie  d o wn   i n   s tr aig h lin e,   an d   th e   p o in ts   th at  s u m   u p   to   ze r o   as  a   r esu lt  o f   f u n ctio n   in ter s ec tin g   a   cu r v e   a s   s h o wn   in   Fig u r 7   [ 2 2 ] .           Fig u r 7 .   Gr o u p   law  o n   an   ellip tic  cu r v e       B ec au s th m ajo r ity   o f   wir e less   s en s o r   en v ir o n m e n ts   ar e   u n s ec u r e d   an d   d if f icu lt  to   c o n n ec t,  it' s   d if f icu lt  to   r eliab ly   ex c h an g e   k ey s   in   th em .   On o f   th e   ellip tic  cu r v e   ty p es  th at  o f f er s   s e r v ice  o r   s o lv es  th d if f icu lty   o u tlin ed   is   th e   Dif f i e - Hellm an   k e y .   W h en   two   p a r ties   ex ch an g k e y s ,   b u t h o s k ey s   ar s u b jecte d   to   p ar ticu lar   p r o ce s s es  b y   th e   s am p ar ty   af te r   th s witch   u n til  it  b ec o m es  k ey   en c r y p tio n   b y   th at  p a r ty .     T h d if f icu lty   o f   g u ess in g   th ty p o f   o p er atio n   an d   th d ig its   in   wh ich   th lay er   o f   in q u ir y   led   to   th is   ex it  is   th p r in cip le  o f   p o wer   in   th e   Dif f ie - Hellm an   k ey   [ 2 2 ] .   T h er ef o r e,   it’s   cr u cial  to   g et  th g r o u p   o p er atio n   u p   an d   r u n n in g   as  ef f icien tly   as  p o s s ib le.   Ma n y   o p tio n s   h a v b ee n   c o n s id er ed ,   h o wev e r   h o to   o p ti m ize   t h L - m ai n   s en s o r ' s   g r o u p   o p er atio n   is   ty p ically   in f lu en ce d   b y   th u n d er ly in g   s y s tem   [ 2 0 ] [ 2 2 ] .   T h at  s o m p o in ts   o n   an   ellip tic  cu r v with   af f in co o r d in ates,   as  d ef in ed   a b o v e ,   m u s b e   r ep r esen ted .   T h e n   to   a d d   two   1 = ( 1 , 1 )   an d   2 = ( 2 , 2 ) ,   wh er 1   2 ,   it   is   n ec ess ar y   to   g et  th s lo p o f   th lin th at  p ass es th r o u g h   th em :     =   ( 2 1 ) ( 2 1 )   ( 2 )     T h is   n ec ess itate s   d iv is io n   in   t h lim ited   f ield   b en ea th .   T h e n   f ig u r o u wh er th lin in te r s ec ts   th e   cu r v f o r   th t h ir d   tim e,   it is   f o u n d   t h at  ( 1 ) = ( 3 , 3 ) ,   wh er e :     3 =   2   1 2   ( 3 )     f o r   t h f in ite  f ield   ( 2      3 ) ,   f o r m in g   th s u m   n ec ess itates  o n d iv is io n ,   o n e   s q u ar in g ,   a n d   o n e   m u ltip licatio n ,   wh e n   two   a f f in p o in ts   with   d if f er e n co o r d i n ates  ar co m b in ed ,   ar e   o cc asio n ally   u tili ze d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   1 J an u ar y   20 22 347 - 3 5 7   352   T r ip les  o f   co o r d in ates  ar e   u s ed   in   weig h te d   p r o jectiv co o r d in ates  ( , , ) ,   co r r esp o n d in g   to   th af f in e   c o o r d i n a t e s   ( 2 , 3 )   w h e n e v e r   0 .   W e i g h t e d   p r o j e c t i v e   c o o r d i n a t e s   h av e   t h e   a d v a n t a g e   o f   a l l o w i n g   p o i n t   a d d i t i o n   o n   a n   e l l i p t i c   c u r v e   t o   b e   d o n e   i n   1 6   f i e l d   m u l t i p l i c a ti o n s   i n s t e a d   o f   a l l   f i el d   d i v i s i o n s   [ 2 0 ] [ 22] .   T h s tep s   o f   th E C DH  alg o r it h m   ar as f o llo ws:     Select  n u m b er   ( )   wh ich   m u s b p r im ar y   an d   lar g er   th an   3 .     Select  two   n u m b er s   ( , ) .   W h er ( ( 4 3 + 27 2 )      0 ) .     Fin d   th s et  o f   p o in ts   ( )   o n   th ellip tic  cu r v th r o u g h   th is   eq u atio n   2 = 3 +  +   o v er   Z .   T h ad d itio n   r u le :   i.   + = +             ( )   ii.      =   ( , )   ( ) ,    ( , ) + ( 1 , ) =   ( 1 , )   is   d en o ted   b y   P,  an d   is   ca lled   th n eg ativ o f   P; th at  P is   in d ee d   p o in t o n   th cu r v e.     iii.   L et  =   ( 1 , 1 )     ( )        2 = ( 2 , 2 )   ( ) ,      .   T h en   + = ( 3 , 3 ) ,   wh er e :     3 =   2 1 2   ( 4 )     3 = ( 1 3 ) 1   ( 5 )     an d   =   ( 2 1 ) ( 2 1 )          ( 6 )     = ( 3 1 2 + 1 ) 2 1      =   ( 7 )     T h en   r a n d o m   p o i n t is ch o o s es f r o m   s et  o f   p o in ts   ( G)   f r o m   s et  o f   p o in ts :     C h o ice  o f   lar g e   n u m b er   .     User   k ey   g en e r atio n :   i.   Select  p r iv et    with   co n d itio n     <   ii.   C alcu late  p u b lic      =     ×   ( 8 )       User   B   k ey   g en er atio n :   i.   Select  p r iv et    with   co n d itio n     <   ii.   C alcu late  p u b lic      =     ×   ( 9 )       T h two   s id es e x ch an g k ey s   ( , ) .     C alcu late  o f   s ec r et  k ey   b y   u s e r   A :     =     ×     ( 1 0 )       C alcu late  o f   s ec r et  k e y   b y   us e r   B :     =     ×     ( 11)       C o n v er t th p ac k et  d ata  to   a   s et  o f   p o i n ts   ( ) .   An d   th en   u s th f o llo win g   en cr y p tio n   eq .   f o r   :     =   {  , + }   ( 1 2 )       Dec r y p tio n   f o r   ,   u s th f o llo win g :       + (  ) = + ( ) (  ) =   ( 1 3 )     4 . 2   RSA  a lg o rit hm   T h o r ig in al  R SA  alg o r ith m   was  p u b licly   illu s tr ated   in   1 9 7 7 .   T h is   alg o r ith m   co n s is ts   o f   t h r ee   s tag es  n am ely   k ey   g en er atio n ,   th en cr y p tio n   an d   f i n ally   th d e c o d in g   s tag e.   R SA  is   o n o f   th cr y p to g r ap h ic   alg o r ith m s ,   wh ich   ar n o n - s y m m etr ic  ty p e   an d   th u s   n ee d   p air   o f   k e y s ,   o n o f   wh ic h   is   u s ed   f o r   en cr y p tio n   an d   m a y   b n o n - co n f id en tial .   T h e   o th e r   is   th e   k e y   t o   d e cr y p tio n ,   wh ich   is   p r iv ate  a n d   co n f id en tial   an d   au th o r ized   o n ly   to   d ec r y p t   t h e   d ata   s en t.  T h is   alg o r ith m   em p lo y s   two   lar g p r im e   n u m b er s ,   p   a n d   q .     T h s tr en g th   o f   th is   s ch em e   is   b ased   o n   th e   d if f icu lty   o f   f in d in g   th ese  lar g in itial  n u m b e r s   th at  ar e   in d is p en s ab le  f o r   f in d i n g   th e   s ec r et  k ey   wh ile  th p u b lic  k e y   ca n   b e   f r ee ly   d is tr ib u ted .   T h R SA  p h ases   an d   s tep s   o f   ea ch   p h ase  ar e   as f o ll o w   [ 2 4 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Da ta   tr a n s mitted   en cryp tio n   f o r   clu s teri n g   p r o to co l in   h eter o g en eo u s   w ir eles s   s en s o r   …  ( Mo h d   A li Ha s s a n )   353   Key   g en er atio n   alg o r ith m :   Step   1 :   Select  o r   g en er ate  two   lar g r a n d o m   p r im n u m b e r s ,     an d   .   Step   2 :   C o m p u te  =   × .   Step   3 :   C o m p u te  =   ( 1 ) ( 1 ) .   Step   4 :   Select  r an d o m   in teg e r   ,   1   <   <   ,   s u ch   (   , ) = 1 .   Step   5 :   C o m p u te,   wh er =   1      .   Step   6 :   Pu b lic  Key ( , ) .   Step   7 :   Priv ate  Key ( ) .   E n cr y p tio n   p r o ce s s :   Step   1 :   Su p p o s en tity     n ee d s   to   s en d   m ess ag   to   en t ity   .   W h en   m : p lain tex t.   Step   2 :   E n tity     s h o u ld   s en d   h is   p u b lic  k ey   to   e n tity   .   Step   3 :   E n tity     will e n cr y p   as  =        ,   an d   will sen d     to   en tity   .   W h er c ip h er   tex t.   Dec r y p tio n   p r o ce s s :   Step   1 :   E n tity     will d ec r y p t t h r ec eiv ed   m ess ag as  =    .     4 . 3   Da t a   a g g re g a t io n in a   s e cure   env iro nm ent   I n   C C R M - b ased   HW SN,  b ec au s it  r ec eiv es,  p r o ce s s es,   an d   r etr an s m its   d ata .   W h en   co m p ar ed   to   an   L - Sen s o r ,   an   H - Sen s o r   r e q u ir es  m o r en er g y .   T h is   lev el  at tem p ts   to   r ed u ce   th u tili za ti o n   o f   th H - en er g y   Sen s o r   b y   allo win g   it  to   c o llect  en cr y p ted   d ata  f r o m   clu s ter   m em b er s   with o u h av in g   to   d ec r y p it.  As  a   r esu lt,   t h attac k er   will  b u n ab le  to   lis ten   in   o n   d ata  s en b etwe en   in ter m ed iate  n o d es .   As  r esu lt,  s tan d ar d   ag g r eg atio n   ap p r o ac h es  p r o v id f ar   less   p r iv ac y .   T o   d o   th at,   we  u s th R SA  en cr y p tio n ' s   ad d itio n   ch ar ac ter is tic .   W h ich   allo ws  u s   to   ex ec u te  ar ith m etic  o p er ati o n s   o n   cip h e r tex t,  as  it  d escr ib ed   at  p r ev io u s   p ar f r o m   th is   s ec tio n   A.   I n   th is   p r o p o s ed   s ch em e,   ea ch   L -   s en s o r   s en s es  d ata  ,   an d   e n cr y p ts   it  with   its   k ey     as  s h o wn   in   ( 1 4 )   a n d   s en d s   it to   its   H - Sen s o r .   W h er   is   th r o u n d   in d e x   i n   wh ich   th n o d e   p r o d u ce d   th k ey   :     =      ( 1 4 )     t h H - Sen s o r   co llects    m ess ag es  af ter   r ec eiv in g   s en s ed   d ata  an d   ag g r eg ates  th em   b y   s im p l y   ad d in g   th em   u p .   as sh o wn   in   ( 1 5 ) :     = | | = 1 =   | | = 1          ( 1 5 )     w h er | | is   th co u n o f   L - s en s o r s   in   th e   clu s ter .   Af ter   a g g r e g atin g   th e   d ata,   th e   f in al  s tep   is   to   s en d   it   to   th e   B S.  I n   o r d er   to   o r g a n ize  th d ata  th at  h as  b ee n   ag g r eg ated ,   a th en d   o f   th m ess ag e .   H - Sen s o r   will  attac h   all  n o d in d ex es.  T h u s ,   th f in al  v er s io n   o f   t h s en cip h er tex t   C T   to   B in   ter m s   o f   to tal  s i ze   ( 176 + 13 )    .       5.   SI M UL A T I O P E RF O R M ANCE R E SU L T S   T h s y s tem   th r o u g h p u was  u s ed   to   ass ess   th s y s tem ' s   p er f o r m an ce ,   en e r g y   co n s u m p tio n   an d   th e   to tal  d ata  r ate  f o r   s en s o r   n o d es  r o u n d s   [ 2 5 ] .   I n   th is   s ec tio n   will  b d escr ib er d   th s im u la tio n   p ar em eter s   b y   m atlab   an d   im p la n tatio n   th ese   p ar am eter s   in   s ec o n d   p ar f r o m   th is   s ec tio n .   Simu latio n   R esu lt  to   co m p u te  th Sy s tem   Per f o r m an to   g et  r esu lt b etter   th an   o th er   m eth o d s   wh ich   co m p ar ed   with   p r o p o s ed   m eth o d .     5 . 1 .     Sim ula t i o n a na ly s is   s et up   MA T L AB   R 2 0 1 8 is   u s ed   to   r u n   th e   s im u latio n s .   Fo r   o u r   s u g g ested   tech n iq u e,   2 0 0   L - s en s o r s   an d   1 0   H - s en s o r s   a r r a n d o m ly   d e p lo y ed   in   a   to p o g r a p h ical  d i m en s io n al  f o r   r e g io n   ( 1 0 0   m   x   1 0 0   m ) .   Un d er   th ch ess b o ar d   clu s ter in g   c o n ce p t   H - s en s o r s   u s ed   th cl u s ter   te ch n iq u e,   wh er ea s   L - s en s o r s   wer s p r ea d   ar o u n d   th em .   On   th o th er   h an d ,   f o r   h eter o g en e o u s   s en s o r   n etwo r k s   th co s ts   o f   an   H - s en s o r   an d   an   L - s en s o r   v ar y   d ep en d i n g   o n   th t y p o f   s en s o r .   T h e   m an u f ac tu r e r ,   o th e r   f a cto r s ,   an d   t h is   is   o u ts id th s co p o f   th is   p ap e r T h s im u latio n   r u n s   f o r   1 0 0 0   t r an s m is s io n   p ac k ets  ( r o u n d s ) .   s in g le  b ase  s tatio n   g ath er s   d ata  f r o m   n o d es  all  th r o u g h o u t   to wn   ( 9 0   m   an d   90   m ) .   T h e   2 0   an d   8 0   m eter s   o f   d etec ted   tr an s m is s io n ,   r esp e ctiv ely ,   th e   s tar tin g   en er g y   o f   all  L - s en s o r s   an d   H - s en s o r s   is   0 . 5   an d   2 . 5   J ,   r esp ec tiv ely .   All  s en s o r s   ar s tatio n ar y   a n d   th ei r   lo ca tio n s   ar k n o wn ,   if   ad eq u ate  en er g y   is   av ailab le  ea ch   s en s o r   ca n   co m m u n icate   d ir ec tly   with   th b ase  s tatio n .   T h e   f ir s r a d io   m o d el   is   u s ed   to   im p lem e n th e   m eth o d s ,   i is   c o m m o n ly   u s ed   in   W SN s   f o r   e v alu atin g   r o u tin g   p r o to c o ls   [ 1 0 ] .   T h n etwo r k   s i m u latio n   p ar am ete r s   ar d etailed   in   T ab le  1 .   I n   ad d itio n ,   wh ile   co n s tr u ctin g   th e   n etwo r k   s tr u ctu r with   C C ,   th n o d es  ar e   r an d o m ly   p o s itio n ed   in   th f ield ,   an d   th f ield   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   1 J an u ar y   20 22 347 - 3 5 7   354   ce n ter   is   p o s itio n ed   at  r an d o m   d is tan ce   f r o m   th b ase   s tatio n .   T o   ass es s   th n etwo r k ' s   s ec u r ity   an d   ef f icien cy ,   c o m p ar is o n   s tu d ies ar ca r r ied   o u t u s in g   s ev er al  s tate - of - th e - ar t te c h n o l o g ies        T ab le  1 .   Netwo r k   si m u latio n   p ar am eter s   P a r e me t e r s   V a l u e   A r e a   o f   S e n so r   f i e l d   ( met e r s)   ( 100   × 100   )   S i n k   l o c a t i o n   ( met e r s)   ( 90   × 90   m )   I d l e   S t a t e   e n e r g y   50       D a t a   a g g r e g a t i o n   e n e r g y   5       A mp l i f i c a t i o n   e n e r g y       0   10     2   H -   sen s o r   t o   b a se  s t a t i o n     <   0   0 . 0013     2   A mp l i f i c a t i o n   e n e r g y       1    10   =  1   L - S e n s o r   t o   H - S e n s o r    10   =  1       5. 2 .     Sim ula t i o n r esu lt s   I n   th is   s ec tio n ,   th E C DH - R S m eth o d   u n d e r   C C R M,   th e   m en tio n ed   alg o r ith m s   E C DH  an d   R SA   wh ich   d escr ib ed   at  ( s ec tio n   4 . 1   an d   4 . 2 )   a r u s ed   to   e n cr y p th tr an s m itted   d ata   th r o u g h   t h at  n etwo r k .   I n   th is   s ec tio n ,   t h e   s im u latio n   s ce n ar i o s   ar r ea lly   s p ec if ic   to   s h o th ef f ec t   o f   en c r y p tio n   o p er a tio n   o n   th e   en e r gy  co n s u m ed   o f   th n etwo r k   s en s o r s   u n d er   th p er f o r m an ce   o f   ch ee s eb o ar d   clu s ter in g ,   b alan cin g   en er g y   co n s u m p tio n   b y   c o m p ar i n g   w ith   th r ee   m eth o d s   ( Sec - L E AC H   [ 2 6 ]   a n d   SL - L E AC H   [ 7 ] ,   a n d   o u r   p r o p o s ed ) .   Fig u r 8   d e p icts   th p r o p o s ed   m eth o d ' s   f lo wch ar t .           Fig u r 8 .   Flo wch ar f o r   p r o p o s ed   m eth o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Da ta   tr a n s mitted   en cryp tio n   f o r   clu s teri n g   p r o to co l in   h eter o g en eo u s   w ir eles s   s en s o r   …  ( Mo h d   A li Ha s s a n )   355   Fig u r 9   d ep icts   t h e   p r o p o s ed   ap p r o ac h   as  ca n   b o b s er v ed ,   o u tp e r f o r m s   E C DH - R SA  in   th is   ar ea .   T h p r o p o s ed   s tr ateg y   ex ten d ed   th n etwo r k   life tim b y   a lm o s ( 4 7 an d   3 5 . 7 %)  co m p ar ed   to   t h ( Sec - L E AC H ,   an d   SL - L E AC H )   s ec u r ity   ap p r o ac h es,  r esp ec tiv ely .   Fu r th er m o r e,   as  s h o wn   in   Fig u r 9 ,   th e   s u g g e s t e d   m e t h o d ' s   n u m b e r   o f   l i v i n g   n o d e s   i s   a l w a y s   g r e a t e r   t h a n   b o t h   S e c - L E A C H   a n d   SL - L E A C H .   T a b l e   2   d is p lay s   th v ar io u s   tim in ter v als  r elate d   to   th f ir s d ea d   n o d as  d eter m in ed   b y   th th r ee   d if f er en t   ap p r o ac h es.  C lear ly ,   th tim it  tak es  f o r   th f ir s n o d to   d i in   th s u g g ested   tech n iq u i s   m u ch   lo n g e r   th an   in   Sec - L E AC H   an d   SL - L E AC H .       T ab le  2 Nu m b er   o f   r o u n d s   to   ex ten d   th n etwo r k   life tim b y   co m p u te  f ir s t d ea d   n o d f o r   d if f er en ap p r o ac h es   A p p r o a c h e s   S e c - LEA C H   Sl - LEA C H   P r o p o se d   Li f e t i me   o f   t h e   f i r st   d e a d   n o d e   ( R o u n d s)   6 8 2   9 1 7   1 4 3 9       Fo r   th e   th r ee   tech n iq u es,  Fig u r 1 0   s h o ws  th to tal   en er g y   co n s u m ed   b y   W SN  as  f u n ctio n   o f   tr an s m is s io n   r o u n d s .   B ec au s it  u s es  less   p o wer   an d   h as  th lo n g est  n etwo r k   life tim e,   th s u g g ested   m eth o d   o u tp er f o r m s   two   o th e r   way s   ( Sec - L E AC H   an d   SL - L E AC H )   wh en   th r o u n d   n u m b er   i n   th r eg io n   g r o ws.    T h is   s u g g es ts   th at  th p r o p o s ed   s tr ateg y   ac h iev es  b ette r   en er g y   b alan ce   in   W SN.  T h F ig u r es  1 0 - 12  s h o w s   th en er g y   u s ag in   r el atio n   to   d ata  r ate,   s im u latio n   r o u n d s ,   an d   th n u m b e r   o f   s e n s o r s ,   r esp ec tiv ely  .   W h en   co m p a r ed   t o   tr ad itio n a ch ee s eb o ar d   clu s ter in g ,   th e   en er g y   co n s u m p tio n   d u r in g   e n cr y p tio n   is   lo wer .   T ab le  3   s h o ws  th at  th s u g g ested   m eth o d   b ea ts   ex is tin g   alter n ativ es  in   ter m s   o f   e n er g y   u s ag e,   d ata  r ate,   an d   s en s o r   n o d h ig h est  p ath .   W h en   co m p a r ed   to   ex is tin g   way s ,   we  s ee   th at  th p r o p o s ed   m eth o d   u s es  less   en er g y .   As  r esu lt  o f   th i n cr ea s ed   p o wer   co n s u m p tio n ,   o th er   n o d es  wer s u b jecte d   to   in cr ea s ed   lo ad ,   r ed u cin g   t h n etwo r k   life   n o d o v er   tim e.   T h is   r esu lted   in   l o wer   p o wer   u s ag an d   lo n g e r   n etwo r k   life .   I n   an   id ea l w o r ld ,   all  n o d es sh o u ld   h av th s am e   am o u n t o f   lef to v er   en er g y .             Fig u r 9 .   L if etim s im u latio n   o f   aliv n o d f o r   d if f er en d if f er e n t th r ee   a p p r o ac h es ( Sec - L E AC H SL - L E AC H ,   an d   p r o p o s ed   m e th o d )     Fig u r 1 0 .   T o tal  en er g y   c o n s u m ed   with   r esp ec t to   d ata  r ate  f o r   d if f e r en t th r ee   ap p r o ac h es ( Sec - L E AC H SL - L E AC H ,   an d   p r o p o s ed   m e th o d )                 Fig u r 1 1 .   Netwo r k   en e r g y   co n s u m p tio n   f o r   d if f er en t th r ee   ap p r o ac h es ( S - L E AC H,   s ec - L E AC H,   an d   p r o p o s ed   m eth o d )     Fig u r 1 2 .   T o tal  en er g y   c o n s u m ed   with   r esp ec t to   n u m b er   o f   s en s o r s   f o r   d i f f er en t   th r ee   ap p r o ac h es  ( Sec -   L E AC H ,   SL - L E AC H ,   a n d   p r o p o s ed   m eth o d )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   1 J an u ar y   20 22 347 - 3 5 7   356   T ab le  3 .   E n er g y   co n s u m p tio n   f o r   th r ee   ap p r o ac h es ( Sec - L E AC H ,   SL - L E AC H ,   an d   p r o p o s ed   m eth o d )   M e t h o d   D a t a   R a t e   S i mu l a t i o n   R o u n d s   S e n s o r   N o d e   S e c - Le a c h   1 3 . 9   %   2 5 . 0 2 5   %   1 4 . 1 1 5   %   SL - Le a c h   1 7   %   2 3 . 8 8 4   %   1 6 . 9 2 6   %   P r o p o se d   M e t h o d   2 3   %   1 8 . 7 0 6   %   2 0 . 7 4 2   %       6.   C O NCLU SI O N   C h ee s eb o ar d   clu s ter in g   wir eless   s en s o r   n etwo r k   h as  a n   ad v an tag o f   ch o o s in g   t h p r o p er   p ath   f o r   tr an s m itti n g   th e   d ata  f r o m   th e   s en s o r s   to   th b ase  s tatio n .   T h p o wer   c o n s u m p tio n   o f   en c r y p tio n   d u r in g   th e   en cr y p tio n   o p er atio n   is   in cr e ased   as  tax   to   m a k th d a ta  tr an s m itted   o v er   th n etw o r k   s ec u r e.   Desp ite  s ig n if ican ad v an ce s   in   s ec u r W SN   clu s ter in g .   I n   th is   p ap er ,   to   s ec u r d ata  tr an s m is s i o n   in   HW SNs   with   d y n am ic  cl u s ter in g ,   we  p r esen u n i q u en c r y p tio n   s ch e m b ased   o n   E C DH  an d   R SA  en cr y p tio n .   T h e   ch ee s eb o ar d   cl u s ter in g   alg o r i th m   is   u s ed   to   f in d   t h m o s s u itab le  s en s o r   n o d es  as  H - s en s o r s   to   r elay   m ess ag es  to   th b ase  s tatio n ,   with   th p u r p o s o f   m ax im izi n g   th n et wo r k ' s   life tim e.   T h en   as  r esu lt,  ev en   if   th H - s en s o r   is   co m p r o m is ed ,   th e   attac k er   will  n o t   b e   ab l to   s ee   an y th i n g   b ec au s t h H - s en s o r   is   n o r esp o n s ib le  f o r   e n cr y p tin g   s ig n als.  I n   co m p a r is o n   to   o t h er   way s ,   th p r o v i d ed   r esu lts   s h o th at  th is   s tr ateg y   en h an ce s   n etwo r k   p er f o r m a n c in   ter m s   o f   e n er g y   u s ag s ig n if ican tly .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   O u a d j a o u t ,   M .   B a g a a ,   A .   B a c h i r ,   Y .   C h a l l a l ,   N .   La s l a ,   a n d   L.   K h e l l a d i ,   I n f o r ma t i o n   S e c u r i t y   i n   W i r e l e ss  S e n so r   N e t w o r k s,   i n   E n c y c l o p e d i a   o n   A d   H o c   a n d   U b i q u i t o u C o m p u t i n g :   T h e o ry  a n d   D e si g n   o f   W i rel e ss  A d   H o c ,   S e n s o r,  a n d   Me s h   N e t w o r k s 2 0 1 0 ,   p p .   4 2 7 - 4 7 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 2 / 9 7 8 9 8 1 2 8 3 3 4 9 5 _ 0 0 1 7 .   [ 2 ]   Y .   S a b r i   a n d   N .   E l   K a mo u n ,   A t t a c k a n d   S e c u r e   G e o g r a p h i c   R o u t i n g   i n   W i r e l e ss   S e n so r   N e t w o r k s,   I n d o n e si a n   J o u rn a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   ( I J E EC S ) v o l .   5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 4 7 - 1 5 8 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 5 . i 1 . p p 1 4 7 - 1 5 8 .   [ 3 ]   M .   M o h a n a p r i y a ,   N .   Jo s h i ,   a n d   M .   S o n i ,   S e c u r e   d y n a mi c   s o u r c e   r o u t i n g   p r o t o c o l   f o r   d e f e n d i n g   b l a c k   h o l e   a t t a c k s   i n   m o b i l e   A d   h o c   n e t w o r k s,   I n d o n e si a n   J o u rn a l   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e   ( I J EEC S ) v o l .   2 1 ,   n o .   1 ,   p p .   5 8 2 - 5 9 0 ,   2 0 2 1 d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 2 1 . i 1 . p p 5 8 2 - 5 9 0 .   [ 4 ]   J.  L e e ,   K .   K a p i t a n o v a ,   a n d   S .   H .   S o n ,   Th e   p r i c e   o f   se c u r i t y   i n   w i r e l e ss   s e n s o r   n e t w o r k s,   C o m p u t e r   N e t w o rks ,   v o l .   5 4 ,   n o .   1 7 ,   p p .   2 9 6 7 - 2 9 7 8 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mn e t . 2 0 1 0 . 0 5 . 0 1 1 .   [ 5 ]   H .   B a n e r j e e ,   S .   M u r u g a a n a n d a m,  a n d   V .   G a n a p a t h y ,   A   d e c e n t r a l i z e d   p a r a d i g m f o r   r e so u r c e - a w a r e   c o m p u t i n g   i n   w i r e l e s s Ad   h o c   n e t w o r k s,   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   C o m p u t i n g ,   El e c t ro n i c a n d   C o n t r o l   ( T E L K O MN I K A) v o l .   1 7 ,   n o .   2 ,   p p .   6 7 6 - 6 8 2 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 2 9 2 8 / t e l k o m n i k a . v 1 7 i 2 . 9 6 2 1 .   [ 6 ]   S .   C h r i st o d o u l o u ,   A .   A g a t h o k l e o u s,   S .   X a n t h o s ,   S .   K r a n i o t i ,   a n d   A .   G a g a t s i s,  A n a l y t i c a l   a n d   N u m e r i c a l   M o d e l s   f o r   t h e   R i s k - of - F a i l u r e   A n a l y si o f   U r b a n   W a t e r   D i st r i b u t i o n   N e t w o r k   C o mp o n e n t s ,   2 0 1 2 .   [ 7 ]   W .   X i a o - y u n ,   Y .   L i - z h e n ,   a n d   C .   K e - f e i ,   S l e a c h :   S e c u r e   l o w - e n e r g y   a d a p t i v e   c l u st e r i n g   h i e r a r c h y   p r o t o c o l   f o r   w i r e l e ss  se n s o r   n e t w o r k s,   W u h a n   U n i v e rsi t y   J o u rn a l   o f   N a t u r a l   S c i e n c e s,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 7 - 1 3 1 ,   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / B F 0 2 8 2 8 6 3 3 .   [ 8 ]   S .   K .   S i n g h ,   P .   K u m a r ,   a n d   J.   P .   S i n g h ,   A   s u r v e y   o n   s u c c e ss o r o f   LEA C H   p r o t o c o l ,   I EE A c c e ss v o l .   5 ,   p p .   4 2 9 8 - 4 3 2 8 ,   2 0 1 7 d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 7 . 2 6 6 6 0 8 2 .   [ 9 ]   M .   M a sd a r i ,   S .   M .   B a z a r c h i ,   a n d   M .   B i d a k i ,   A n a l y si s   o f   se c u r e   L EA C H - b a s e d   c l u s t e r i n g   p r o t o c o l s   i n   w i r e l e ss   sen s o r   n e t w o r k s,   J o u rn a l   o f   N e t w o rk   a n d   C o m p u t e r   A p p l i c a t i o n s,   v o l .   3 6 ,   n o .   4 ,   p p .   1 2 4 3 - 1 2 6 0 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j n c a . 2 0 1 2 . 1 2 . 0 1 7 .   [ 1 0 ]   S .   P r a k a sh   a n d   A .   R a j p u t ,   H y b r i d   C r y p t o g r a p h y   f o r   S e c u r e   D a t a   C o m mu n i c a t i o n   i n   W i r e l e ss  S e n s o r   N e t w o r k s ,   i n   Am b i e n t   C o m m u n i c a t i o n a n d   C o m p u t e S y st e m s ,   2 0 1 8 ,   p p .   5 8 9 - 599 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 10 - 7 3 8 6 - 1 _ 5 0 .   [ 1 1 ]     S .   O z d e m i r ,   S e c u r e   a n d   r e l i a b l e   d a t a   a g g r e g a t i o n   f o r   w i r e l e ss  s e n s o r   n e t w o r k s,   i n   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o si u m   o n   U b i q u i t i o u s   C o m p u t i n g   S y s t e m s ,   p p .   1 0 2 - 1 0 9 2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 5 5 5 5 / 1 7 7 5 5 7 4 . 1 7 7 5 5 8 5   [ 1 2 ]   V .   K r i s h n a sw a m y   a n d   S .   K .   S .   M a n v i ,   C l u s t e r i n g   a n d   d a t a   a g g r e g a t i o n   sc h e m e   i n   u n d e r w a t e r   w i r e l e ss a c o u s t i c   sen s o r   n e t w o r k ,   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   C o m p u t i n g ,   El e c t r o n i c a n d   C o n t r o l   ( T ELKO M N I K A) v o l .   1 7 ,   n o .   4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 2 9 2 8 / t e l k o m n i k a . v 1 7 i 4 . 1 1 3 7 9 .   [ 1 3 ]   Q .   Z h o u ,   G .   Y a n g ,   a n d   L.   H e ,   A   s e c u r e - e n h a n c e d   d a t a   a g g r e g a t i o n   b a se d   o n   E C C   i n   w i r e l e ss  se n s o r   n e t w o r k s,   S e n s o rs,   v o l .   1 4 ,   n o .   4 ,   p p .   6 7 0 1 - 6 7 2 1 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s1 4 0 4 0 6 7 0 1 .   [ 1 4 ]   G .   D e   M e u l e n a e r ,   F .   G o ss e t ,   F . - X .   S t a n d a e r t ,   a n d   O .   P e r e i r a ,   O n   t h e   e n e r g y   c o st   o f   c o mm u n i c a t i o n   a n d   c r y p t o g r a p h y   i n   w i r e l e s s   sen s o r   n e t w o r k s,   i n   N e t w o rk i n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n s,   2 0 0 8 .   WIMO B' 0 8 .   I EEE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Wi r e l e ss   a n d   Mo b i l e   C o m p u t i n g ,   2 0 0 8 ,   p p .   5 8 0 - 5 8 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W i M o b . 2 0 0 8 . 1 6   [ 1 5 ]   O .   Y o u n i a n d   S .   F a h m y ,   H EED :   a   h y b r i d ,   e n e r g y - e f f i c i e n t ,   d i st r i b u t e d   c l u s t e r i n g   a p p r o a c h   f o r   a d   h o c   se n s o r   n e t w o r k s,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   m o b i l e   c o m p u t i n g ,   n o .   4 ,   p p .   3 6 6 - 3 7 9 ,   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TM C . 2 0 0 4 . 4 1 .   [ 1 6 ]   A .   D .   A mi s,  R .   P r a k a s h ,   T.   H .   V u o n g ,   a n d   D .   T .   H u y n h ,   M a x - m i n   d - c l u s t e r   f o r ma t i o n   i n   w i r e l e ss  a d   h o c   n e t w o r k s,   i n   Pro c e e d i n g I E EE  I N FO C O 2 0 0 0 .   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r   C o m m u n i c a t i o n s .   N i n e t e e n t h   A n n u a l   J o i n t   C o n f e r e n c e   o f   t h e   I E EE   C o m p u t e r   a n d   C o m m u n i c a t i o n S o c i e t i e s   ( C a t .   N o .   0 0 C H 3 7 0 6 4 ) ,   2 0 0 0 ,   p p .   3 2 - 41 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I N F C O M . 2 0 0 0 . 8 3 2 1 7 1 .   [ 1 7 ]   W .   R .   H e i n z e l m a n ,   A .   C h a n d r a k a s a n ,   a n d   H .   B a l a k r i s h n a n ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   c o m mu n i c a t i o n   p r o t o c o l   f o r   w i r e l e ss  m i c r o se n so r   n e t w o r k s,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   3 3 r d   a n n u a l   H a w a i i   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e re n c e   o n   sy st e m   sc i e n c e s ,   2 0 0 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / H I C S S . 2 0 0 0 . 9 2 6 9 8 2 .   [ 1 8 ]   Z.   Z h a n g ,   M .   M a ,   a n d   Y .   Y a n g ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   mu l t i h o p   p o l l i n g   i n   c l u st e r o f   t w o - l a y e r e d   h e t e r o g e n e o u s   s e n s o r   n e t w o r k s ,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   C o m p u t e rs,   v o l .   5 7 ,   n o .   2 ,   p p .   2 3 1 - 2 4 5 ,   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I P D P S . 2 0 0 5 . 1 9 8 .   [ 1 9 ]   B .   A b o o d   a n d   Y .   K .   A l - R i k a b i ,   L i f e t i m e   e n h a n c e me n t   f o r   c l u st e r i n g   p r o t o c o l i n   h e t e r o g e n e o u w i r e l e s s e n s o r   n e t w o r k s ,   I n d o n e si a n   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   ( I J EEC S ) v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 0 5 - 1 3 1 4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 1 4 . i 3 . p p 1 3 0 5 - 1 3 1 4 .   [ 2 0 ]   R .   R .   A h i r w a l   a n d   M .   A h k e ,   El l i p t i c   c u r v e   d i f f i e - h e l l ma n   k e y   e x c h a n g e   a l g o r i t h f o r   s e c u r i n g   h y p e r t e x t   i n f o r mat i o n   o n   w i d e   a r e a   n e t w o r k ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e S c i e n c e   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g i e s,  v o l .   4 ,   n o .   2 ,   p p .   3 6 3 - 3 6 8 ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.