无线传感器网络安全协议的研究.
地下矿井中的无线传感器网络通信技术研究
地下矿井中的无线传感器网络通信技术研究随着科技的不断发展和人类对矿产资源的需求增长，地下矿井的开发和挖掘工作变得越来越重要。
然而，地下矿井的环境条件非常恶劣，存在着诸多困难和挑战。
为了提高矿井工作的效率和安全性，无线传感器网络通信技术被广泛应用于地下矿井中。
地下矿井中的无线传感器网络通信技术是一种通过无线方式连接分布在矿井各个位置的传感器节点，实现数据采集和通信的技术。
传感器节点能够实时监测矿井中的各种物理参数，如温度、湿度、气体浓度等，同时还可用于检测地质灾害、矿井施工进程等信息。
然而，由于地下矿井环境的特殊性，无线传感器网络通信技术在矿井中的应用面临着一些独特的挑战。
首先，地下矿井环境复杂多变，存在较高的湿度、尘埃和温度等恶劣条件。
这些条件会影响传感器节点的正常工作，导致数据的不准确性和传输的不稳定性。
为了解决这个问题，研究人员需要开发出具有良好抗干扰和适应恶劣环境的传感器节点，并设计合适的组网拓扑结构来增强网络的可靠性和稳定性。
其次，地下矿井中存在着大量的障碍物，如岩石、土壤和工程设施等。
这些障碍物会对无线信号的传输造成阻碍，使通信距离受限，信号强度下降。
为了解决这个问题，研究人员需要优化无线传感器网络的信号传输机制，采用合适的调制解调技术和信道编码技术，来提高信号的传输距离和抗干扰能力。
此外，地下矿井中的电磁噪声较大，易受到无线电波干扰和混频干扰。
这些干扰会降低无线传感器网络的通信质量，甚至导致通信中断。
为了解决这个问题，研究人员需要利用合适的调制解调技术和信道编码技术，提高信号的抗干扰能力和抗多径衰落能力。
同时，还可以采用自适应传输功率控制和频谱分配技术，优化无线通信系统的性能和能耗。
另外，地下矿井中的紧急情况频发，对网络的实时性和可靠性提出了更高的要求。
传统的无线传感器网络往往存在网络延时较长的问题，不能满足对矿井中紧急事件的及时响应。
为了解决这个问题，研究人员可以采用分层网络结构，将紧急事件的数据优先传输到矿井地面，以确保紧急信息的及时传递。
wisun协议中文版
wisun协议中文版摘要：一、Wisun 协议简介二、Wisun 协议的架构三、Wisun 协议的关键技术四、Wisun 协议的优势五、Wisun 协议在我国的应用正文：Wisun 协议中文版随着物联网技术的飞速发展，各种低功耗、高效、安全的无线通信协议应运而生。
Wisun 协议作为其中的佼佼者，受到了广泛关注。
本文将从协议简介、架构、关键技术、优势以及在中国的应用等方面进行详细阐述。
一、Wisun 协议简介Wisun 协议，全称为Wireless Sensor Networks User-centric Protocol（用户为中心的无线传感器网络协议），是一种为物联网应用场景设计的低功耗、高效、安全的无线通信协议。
它旨在满足大规模无线传感器网络在节能、传输速度、通信距离、系统稳定性以及扩展性等方面的需求。
二、Wisun 协议的架构Wisun 协议采用分层架构设计，包括传感器层、网络层和应用层。
各层之间相互配合，共同构建高效、稳定的无线传感器网络。
1.传感器层：负责数据采集和处理，支持多种传感器接口，具有低功耗、低成本的特点。
2.网络层：负责数据传输和路由选择，支持自组织和动态路由，适应复杂的网络环境。
3.应用层：负责数据处理和应用服务，支持多种应用场景，满足不同用户需求。
三、Wisun 协议的关键技术Wisun 协议在设计过程中采用了多项关键技术，以实现低功耗、高效、安全的通信。
1.低功耗技术：通过采用休眠模式、节能调度算法等手段降低能耗，延长网络节点寿命。
2.高效数据压缩：采用高效的数据压缩算法，减少传输数据量，降低网络负载。
3.可靠的数据传输：采用多种传输策略，保证数据在传输过程中的可靠性和实时性。
4.安全的通信机制：采用加密、认证等手段，确保通信过程中的数据安全和隐私保护。
四、Wisun 协议的优势Wisun 协议凭借其低功耗、高效、安全等特性，在物联网领域具有显著的优势。
1.节能：采用低功耗技术和节能调度算法，降低能耗，延长网络节点寿命。
无线传感器网络安全路由算法的研究与设计
（ｎ ｏ ｍａ ｉ ｅ ｕ ｉｙ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｃｅ ｔｒ Ｉｆｒ ｔ ｏｎＳ ｃ ｒｔ ｓａ ｃ ｎ ｅ ，Ｈａ ｂｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇＵ ｎｖ ｒ ｉｙ ｒ ｉ ｇｎｅ ｒｎ ｉｅｓｔ ，Ｈ ａｂｉ ５ ０ １， ｉｎ ｒ ｎ １ ０ ０ Ｃｈａ ） （ ｌ ｇｅｏ ｍ ｐ ｔｒＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｌｇ Ｃｏｌ ｆＣ ｅ ｏ ｕ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｏ ｙ，Ｈａ ｂ ｎＥｎ ｎ ｅ ｉｇＵ ｎｖ ｒ ｉｙ Ｈ ａ ｂｎ １ ０ ０１ Ｃｈｎ ） ｒ ｉ ｇｉｅ ｒｎ ｉｅｓｔ ， ｒ ｉ ５ ０ ， ｉａ
ＧＥＡＲ ｎ ｔ ｒ ｓｏ ａ ｋ ｔｄ ｌ ｅ ｙ ｒ ｔｏ ａ ｄ ｄ ｏ ａ ｉ ｉ ｈ ｒ ｘ ｓ ｓ ａ ｔ ｃ ｉｇ ｎ ｄ ｓ ｉ ｅ ｍ ｆｐ ｃ ｅ ｅ ｉ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ｐ ｒ ｔ ｗｈ ｌ ｔ ｅ ｅｅ ｉｔ ｔａ ｋ ｎ ｏ ｅ ． ｖ ｏ ｅ Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｗ ｉｅｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ， ｔ ｒ ｅ ｕ ｉ Ｓ ｃ ｒ ｏ ｔ ｇ， ｐ ｔ ｔ ｎ ｅ ａ ｕ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ， ｙ ｄ ｓ ｒ－ ｙ ｒｓ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｓ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｓ ｃ ｒｔ ｅ ｕ ｅ ｒ ｕ ｉ Ｒｅ ｕ ａ ｉ ｖ ｌ ａ ｉ ｃ ａ ｉｍ Ｋｅ ｉｔｉ ｙ， ｎ ｏ ｏ
ｂ ｔ ｎ ｓ ｈ ｍｅ ｕｉ ｃａ ｏ
１ 引言
ＮＳ ２仿真工具进行仿真实验 。结果表 明， 存在 攻击节点的情况下， ＧＥ Ｒ路 由算法相 比， － Ａ 安全路 由算法 在 与 Ａ Ｒ ＧＥ Ｒ
具 有 更 好 的 包传输 率 、 包丢 失 率 。 关键词 无 线 传 感 器 网络 ， 网络 安 全 ， 全 路 由 ， 誉 评 测机 制 ， 全 引导 方 案 安 信 安
无线传感器网络安全精选PPT可编辑全文
5.3 无线传感器网络安全防护技术
5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
1
5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
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5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
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5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
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5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
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5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
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5.3.5 入侵检测、容侵容错技术
SinkHole 虚假路由信息、选择性转发、Hello消息洪泛攻击、Sybile攻
击、SinkHole
基于位置的路由协议
虚 假 路 由 信 息 、 选 择 性 转 发 、 环 路 攻 击 、 Sybile 攻 击 、 SinkHole
基于数据可靠的路由协议 虚假路由信息、Hello消息洪泛攻击、Sybile攻击
随热烈的鼓掌声响起，特鲁索娃身着一席蓝衣踏上冰面。她双膝着地，双臂平行斜放在身前，垂眼望向自己的手掌，沉静自若，落落 大方，显得端庄而优雅。
5.4.2
物联网及其安全性
2
5.4.2
物联网及其安全性
2
随热烈的鼓掌声响起，特鲁索娃身着一席蓝衣踏上冰面。她双膝着地，双臂平行斜放在身前，垂眼望向自己的手掌，沉静自若，落落 大方，显得端庄而优雅。
Leach分层结构路由协议
选择性转发、Hello消息洪泛攻击、Sybile攻击
一个WSN节点不仅是一个主机，而 且是一个路由器。WSN路由协议的 首要任务是在一对节点中建立正确、 有效的路由，实时地发送消息。
如果路由被误导，整个网络可 能陷于瘫痪。无线传感器网络 中主要的路由协议容易遭受的 攻击，如表5-3所示。
3
5.4.1 车载传感网络及其安全性
4
5.4.1 车载传感网络及其安全性
无线传感器网络安全与入侵检测研究
１ 无 线 传 感 网 络 安 全 问 题
１ ． １ ＷＳ Ｎ ｓ 安 全特 点
期 第３ ０卷 第 ２
、 ， ０ｌ ＿ ３ ０ Ｎ Ｏ． ２
新 乡学院学报 （自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ｎ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
Ｃ ｈ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ３ ９ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｓ ｅ ｃ ｕ ｉｔ ｒ ｙ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｔｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｓ ｅ
（ ａ ． Ｂａ ｓ ｉ ｃ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ； ｂ ． Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，
２ ０ １ ３年 ４月
Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
无线传 感器网络 安全 与入侵检测研究
王 玉 亮 ，温 卫 敏 ，赵 生 慧 ｂ
（ 滁州 学院 ａ ． 计算机 基础 实验 中心 ；ｂ ． 计算机 与信 息工程 学 院 ，安徽 滁 州 ２ ３ ９ ０ ０ ０）
面向森林火灾监测的无线传感器网络技术的研究
综上所述，基于无线传感器网络的高校校园火灾监测系统设计具有重要的现实 意义和推广价值。在未来的研究中，可以进一步优化传感器选择和网络布局， 提高系统的智能化和自适应性，以实现更加精准、高效的火灾监测。
谢谢观看
二、无线传感器网络技术概述
无线传感器网络是由一组低功耗、微型、自组织的传感器节点组成的网络，通 过无线通信方式对环境参数进行感知、数据传输和处理。这些传感器节点可以 监测森林中的各种参数，如温度、湿度、烟雾、火焰等。
三、无线传感器网络在森林火灾 监测中的应用
1、火灾预警：通过部署在森林中的无线传感器节点，实时监测环境参数，当 检测到异常数据（如温度升高、烟雾等）时，立即发出预警信号，从而提早发 现火灾隐患。
高校校园火灾监测系统的设计对于保障广大师生的生命财产安全具有至关重要 的作用。传统的火灾监测方法往往依赖于人工巡查和设备监测，但这些方式存 在一定的局限性。为了解决这些问题，本次演示提出了一种基于无线传感器网 络的高校校园火灾监测系统设计方案。
二、问题陈述
在高校校园火灾监测系统中，面临的主要问题包括：
2、组建无线传感器网络：利用无线通信技术，将各个传感器数据传输到监控 中心，实现对校园的全方位监测。
3、数据处理与分析：对收集到的传感器数据进行处理和分析，通过算法判断 是否有火灾发生，并立即发出警报。
4、设备自维护：设计设备自维护功能，定期对设备进行自我检查和校准，确 保系统的稳定运行。
四、研究结果
面向森林火灾监测的无线传感 器网络技术的研究
01 一、引言
目录
02
二、无线传感器网络 技术概述
三、无线传感器网络
03 在森林火灾监测中的 应用
04
四、无线传感器网络 技术的研究进展
无线传感器网络安全路由研究
它具有传统网络不可 比拟 的优势 ， 有着广阔的应用 前 景 。另一方 面 ， 由于采 用多跳 路 由机制 ， 而且 网络 和节点资源都非常有限， 使得其安全性很难保证 ， 已 成为阻碍其广泛应用的主要障碍。 在 ＷＳ 中， Ｎ 节点具有双重身份 ， 既要完成感应 和处 理任 务 ， 又要 完成路 由功能 。路 由技术是 ＷＳ Ｎ 的关 键技 术 ， 由协 议 往 往 与 特 定 的应 用 相 结 合 。 路 常见的有基于查 询的路 由『 、 于簇 的路 由［ 和 １ 基 ｑ］ ４ ］ 基 于 位 置 的路 由『 ， 们一 般假 定 网络 中 的节 点 ５ 他 ］ 都是正 常节 点 ， 相互合作 完 成数据 转发 ， 会 在设 计时 并没有 考 虑到安全 因素 。事实 上这 种假设 是不 可靠 的 ， 于这 种假设 的路 由常 遭受各 种攻击 。 目前 ， 基 虽 然研究人员提出了许 多安全防御措施 ， 但路 由安全 并 非是在 已有 的路 由算 法上 简单地 加 人安全 措施 即 可 实现 。因此 ， 要 对 ＷＳ 的安 全 路 由技 术 进行 需 Ｎ
研究。
２ ＷＳ Ｎ路 由面临的威胁
２ １ 路 由攻 击者模 型 ．
对 ＷＳ 路 由安全 的威 胁可 以从 两 个方 面 来考 Ｎ 虑 『。一方 面 ， ７ ］ 从攻 击 者 的能 力考 虑 ， 节点级 攻击 有 者 和笔记 本级 攻击 者两种 。节 点级攻 击者一 般 只能 在 其 紧邻 区域 内进 行 无 线 链 路 的拥 塞 和 偷 听 等 破 坏 ， 笔记本 级攻 击者 则 由于具 有 更 加 充 足 的 电量 而 和功 能更 强大 的计算 与通 信 设施 ， 够做 更 多 的事 能 情 。例如 ， 一个 笔记 本 级 的攻 击 者 可使 用 其 强 大 的 收 发装置 对整个 网络 进行拥 塞 或偷 听。若两个 或 多 个 笔记本 级 的攻击者 联合 起来 可 以在 攻击 者之 间形 成高带 宽 、 延迟 的通 信信 道 ， Ｗ Ｓ 低 对 Ｎ发 起 各种 复
无线传感器网络(WSN)综述
之所以国内外都投入巨资研究机构纷纷开展无线传感器网络的研究，很大程度归功于其广阔的应用前景和对社会生活的巨大影响。
WSN的体系结构
传感器网络结构
数据采集、处理、通信能力
WSN的体系结构（续）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传感器节点结构
MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质
传感器网络由物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层、能量管理平面、移动性管理平面和任务管理平面八个部分组成。
清除发送阶段
WSN的协议（续）
路由协议 和传统的路由协议相比，无线传感器的路由协议有以下特点： 能量优先 基于局部拓扑信息 以数据为中心 应用相关
WSN的协议（续）
基于查询的路由协议。
路由协议分类
能量感知路由协议。
地理位置的路由协议。
可靠的路由协议。
关键技术
网络拓扑控制
01
网络协议
02
网络安全
无线传感器网络（WSN）综述
单击添加副标题
2010/5/6
主要内容：
CONTENTS
WSN概述
历史以及发展现状
WSN的体系结构
01
WSN的特征
WSN的应用
WSN的协议
02
03
04
05
06
WSN概述
无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）系统是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等。
WSN的应用（续）
WSN的应用（续）
智能家居
家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络与Internet连在一起。为人提供人性化的家居环境。 例：Avaak 提供一个只有1立方英寸大小的自治产品。这个微型的无线视频平台包含有一节电池、无线电、摄像相机、(彩色成像器加镜头)、控制器、天线和温度传感器。（如图 ）
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—10— 无线传感器网络安全协议的研究 王东安1,张方舟1,秦 刚1,南 凯2,阎保平2 (1. 中国科学院计算技术研究所,北京 100080;2. 中国科学院计算机网络信息中心,北京 100080
摘 要:介绍了无线传感器网络的体系结构,以及传感器网络的应用前景。分析和总结了无线传感器网络的安全问题。还介绍了一种适用于无线传感器网络的安全协议:SPINS ,并对其中的密钥管理进行改进,引入了一种低能耗的密钥管理协议。最后阐述了下一步的工作重点。
关键词:无线传感器网络;低功耗;安全协议 Research of Security Protocol in Wireless Sensor Network WANG Dongan 1, ZHANG Fangzhou 1, QIN Gang 1, NAN Kai 2, YAN Baoping 2 (1. Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080; 2. Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080
【Abstract 】This paper introduces the architecture of wireless sensor network, forecasts application area of wireless sensor network. Some secure problems about wireless sensor network are summarized. Then, SPINS, a security protocol of wireless sensor network, is introduced. The key management of SPINS is improved by introducing a low-energy key management protocol. Emphases of future work are laid out. 【Key words 】Wireless sensor network; Low energy; Security protocol
计 算 机 工 程Computer Engineering 第31卷 第21期 Vol.31 № 21 2005年11月 November 2005 ·博士论文· 文章编号:1000—3428(200521—0010—04 文献标识码:A 中图分类号:TP393 1 概述 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。由于传感器网络的巨大应用价值,它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。Intel 、Microsoft 等信息工业界巨头也开始了传感器网络方面的研究工作,纷纷设立或启动相应的行动计划。
1.1 无线传感器网络的应用 无线传感器网络集成了传感器、微机电系统和网络3大技术,是一种全新的信息获取和处理技术。它能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送到需要这些信息的用户。传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息。
无线传感器网络系统可以被广泛地应用于军事领域、环境科学、医疗健康、空间探索、交通管理、制造业、反恐、抗灾等领域。
1.2 传感器节点 在不同的应用中,传感器网络节点的组成不尽相同,但传感器一般是由数据采集、数据处理、数据传输和电源这4部分组成。被监测的物理信号的形式决定了传感器的类型、数据采集的方式。处理器通常选用嵌入式CPU ,如Motorola 的68HC ,ARM 公司的ARM7和Intel 的8086等。数据传输单元主要由低功耗、短距离的无线通信模块组成,比如RFM 公司的TR1000等。因为需要进行较复杂的任务调度与管理,系统需要一个微型化的操作系统,UC Berkeley 为此专门开发
了TinyOS [8] ,另外uCOS-II 和嵌入式Linux 也可以作为传感器网络的操作系统。图1描述了节点的组成。其中实心箭头的方向表示数据在节点中的流动方向。
图1 传感器网络节点的组成 1.3 无线传感器网络体系结构 在无线传感器网络中,节点是通过飞行器散播、人工埋植或火箭弹射等方式任意散落在被监测区域内。节点以自组织形式构成网络,如图2所示。数据通过基站转送到有线网络。
作者简介:王东安(1974—,男,博士生,主研方向:信息安全,分布式环境下信任管理;张方舟、秦 刚,博士生;南 凯,副研究员;阎保平,博士后、研究员、博导
收稿日期:2004-09-27 E-mail :wda@cnic.cn
网络节点分为3类:传感器节点(Sensor nodes,基站节点(base station nodes和命令节点(command nodes。传感器节点负责感应物理数据,把这些数据传送给其所属的基站节点。基站节点担任无线传感器网络和有线网络的网关。命令节点是控制传感器网络的运行的节点。
通过部署传感器,基站节点通过集群(Clustering处理,把自己周围的传感器节点划入到自己控制的范围内。这样一个cluster包含一个基站节点,基站节点是cluster中传感器的网关,基站负责收集cluster内的传感器节点收集的数据。1.4 无线传感器网络的特点与问题
无线传感器网络具有以下一些特点,这些特点带来了挑战性的问题: (1 通信能力有限:传感器的通信带宽窄而且经常变化,通信覆盖范围只有几十到几百米。传感器之间的通信断接频繁,如何在有限通信能力的条件下提高质量,这对信息的处理与传输是个挑战。
(2 电源能量有限:传感器的电源能量极其有限,是约束其应用的严重问题。 (3 计算能力有限:传感器网络中的传感器都具有嵌入式特性的处理器和存储器,但是由于嵌入式处理器的能力和存储器的容量有限,使得传感器的计算能力十分有限。
(4 传感器数量大、分布范围广:传感器网络中传感器节点密集,数量巨大,可能达到几百、几千,甚至更多。
(5 感知数据量大:传感器网络中的每个传感器通常都是产生较大的流式数据,并具有实时性。每个传感器仅仅具有有限的计算资源,难以处理巨大的实时数据流。
2 无线传感器网络的安全问题 在不久的将来,会有成千上万的传感器形成自组织的无线网络。那么如何为这种无线传感器网络提供安全呢?与传统的桌面计算机、服务器相比,解决这个问题并不容易,主要的挑战来自于传感器有限的处理能力、存储能力、带宽和电源能量。尽管如此,安全对于这些设备来说还是非常重要的。
2.1 系统假设 在分析无线传感器网络安全需求和安全基础设施之前,先给出一些假设。 一般来说传感器节点使用RF(Radio Frequency通信,因此广播是基本的通信原语。在部署之前,传感器和基站是任意分布的,没有任何的拓扑特征。图2显示了典型的无线传感器网络,围绕一个或多个基站形成无线传感器网络。在节点部署之后,节点是固定的。
这些网络节点的假设如下: 传感器每个传感器节点能够向前传输信息给基站,识别达到本节点的数据包,并且进行消息广播。对于节点不作任何的信任假设。
基站基站是传感器网络与外部网络通信的接口。传感器节点以基站为根建立路由链路。这里假设基站也拥有传感器节点的能力,但是它拥有足够的电池能源支撑整个传感器网络的过程,足够的内存存储密钥,并且能够与外部网络通信。在基站之间的广播通信是可行的,并且是安全的组通信。集群算法[5]能够很容易地扩展用来建立安全的通信。基站能够为两个传感器节点生成临时的回话密钥。
命令节点假设命令节点是安全的,并且受信于传感器网络的所有节点。 时间同步假设传感器网络的各种节点能够在允许的误差范围内保证时间同步。 在无线传感器网络中通信模式可以分为如下几类: (1 传感器与传感器之间通信; (2 传感器与基站之间通信; (3 传感器与命令节点之间通信; (4 基站之间通信; (5 基站与命令节点之间通信。 在无线传感器网络平台上,由于计算资源是有限的,不能使用非对称加密技术,因此使用对称加密技术来设计安全协议。
2.2 无线传感器网络的安全需求 传感器网络具有传统网络的安全需求,但是根据其自身的特点,还有一些特定的安全特点。 数据机密性传感器网络不应该泄露感知的信息给邻居网络。在许多应用中,节点间传输高度机密数据。保护数据机密的标准方法是用密钥加密数据,接收者能够解密数据,因此达到保密性。根据通信模式,需在节点间建立安全通道。
数据认证在传感器网络中,消息认证对许多应用来说非常重要。在构建网络时,对于管理任务来说认证是必要的。同时,敌人很容易插入信息,这样接收者需要确保数据来源的正确性。数据认证允许接收者验证数据的确是所声称的发送者发出的。
在两个实体通信的情况下,可以通过对称机制达到数据认证的目的:发送者和接收者共享一个密钥来计算所有通信数据的消息认证码(MAC。当消息带着正确的MAC到来时,接收者知道该消息的确是真实发送者发出的。
数据完整性在通信中,数据完整性保证接收者所接收的数据在传输的过程中没有被敌人改变。可以通过数据认证来达到数据完整性。
数据实时性(data freshness所有的传感器网络测量的数据都是与时间有关的,并不能足以保证机密性和认证,但是一定要确保每个消息是实时的(fresh。数据实时暗含了数据是近期的,并且确保没有敌人重放以前的信息。有两种类型的实时性:弱实时性,提供部分信息顺序,但是不携带任何延时信息;强实时性,提供请求/响应对的完全顺序,并且允许延时预测。感知测量需要弱的实时性,而网络内的时间同步需要强的实时性。
密钥管理为了实现、满足上面的安全需求,需要对加密密钥进行管理。无线传感器网络由于能源和计算能力的限制,需要在安全级别和这些限制之间维持平衡。密钥管理应该包括密钥分配,初始化阶段,节点增加,密钥撤销,密钥更新。3无线传感器网络安全协议
SPINS(Security Privacy In Sensor Network[1]是一种通用的传感器网络安全协议,设计了两个子协议:一个是SNEP (Secure Network Encryption Protocol,它提供数据机密性、两实体间数据认证和数据实时性(data freshness;另一个是μTESLA(微型版本的Timed, Efficient, Streaming, Loss-tolerant Authentication Protocol,它提供认证的广