綜述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

引言：隨著科學(xué)技術(shù)與人們生活水平的不斷提高，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，而且為人民的生活提供了極大的便利，但隨著應(yīng)用程度的不斷提高，無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)安全問題自然也進(jìn)入了人們的視野。本文著重分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的安全需求，從多種角度對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)予以分析，并于文章最后總結(jié)和討論傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究朝向。

一、 前言

傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新型技術(shù)，由大量體積小、價(jià)格低廉、具有無線通信和監(jiān)測(cè)效果的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，這些節(jié)點(diǎn)通過各種分部方式的整體整合，從而被緊密的部署在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)物理世界的目的，同時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)又可以歸屬到信息技術(shù)中的一個(gè)研究分支，所以在交通管制、國(guó)防安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事部署、目標(biāo)定位等等方面均有著有效的應(yīng)用前景。但應(yīng)該注意的一個(gè)問題，即此類傳感節(jié)點(diǎn)大多被布置在無人監(jiān)視和敵方監(jiān)測(cè)區(qū)域，因此不可避免的存在一系列安全問題，安全機(jī)制是否有效建立已經(jīng)成為阻礙傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的重要威脅因素，所以亟需解決此問題。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研討與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有著較大區(qū)別，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身具有一定的局限性，在計(jì)算、通信和存儲(chǔ)方面都或多或少受到限制，還有無法保證部署區(qū)域的現(xiàn)實(shí)安全以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，使得其難以直接應(yīng)用非對(duì)稱密碼體制，所以在實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全存在極大的不確定性。但是，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩者都殊途同歸到一個(gè)共同目的，即解決信息的機(jī)密性、完善性和信息新鮮度、入侵檢測(cè)以及訪問控制等問題，總之，我們必須明確無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的達(dá)成目標(biāo)和巨大挑戰(zhàn)，從而研究出適合其發(fā)展的方向。

二、 綜述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的涵義及相關(guān)概念

（1） 名詞概念

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，主要指其自身在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的限制因素以及安全性目標(biāo)。

（2） 局限因素

局限無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)因素，主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)絡(luò)自身兩部分。其中，傳感器節(jié)點(diǎn)主要受到存儲(chǔ)容量和客觀內(nèi)容限制，對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)自身，主要出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)與信號(hào)道具有脆弱性、無固定結(jié)構(gòu)和密鑰技術(shù)等方面，從而造成多種局限因素。

（3） 安全達(dá)成目的

就目前普通網(wǎng)絡(luò)工作層面來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)已經(jīng)改進(jìn)了先前的追求目標(biāo)，從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保密性單一內(nèi)容完全跳出，逐步進(jìn)發(fā)完整度、網(wǎng)絡(luò)鑒別和認(rèn)證三個(gè)方面的工作，但是總的來說，數(shù)據(jù)保密性作為無線傳感器在安全目標(biāo)上最重要的部分，其所占據(jù)的地位仍舊是不容動(dòng)搖的，并且在軍事管理方面受到了極其高度的重視。而完整度在安全層次的追求雖然處于基礎(chǔ)地位，但是在目前這種魚龍混雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，尤為立于開放式的普通網(wǎng)絡(luò)信息狀態(tài)下，完整度也在提高網(wǎng)絡(luò)信息完整性、預(yù)防虛假警報(bào)方面也有重要意義。對(duì)于最后一部分的認(rèn)證，則可以視為安全組通信對(duì)數(shù)據(jù)的終端安全保證，也是保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的最后重要步驟，所以也受到了極大地關(guān)注。綜上所述，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)在節(jié)點(diǎn)上與不同領(lǐng)域的運(yùn)用情況不同，所以在追求安全達(dá)成目的時(shí)也應(yīng)該有所側(cè)重，堅(jiān)持具體問題具體分析的行為準(zhǔn)則。

三、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)存問題

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要是以無線通信的形式在監(jiān)測(cè)區(qū)域形成一個(gè)組織網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到自己的部署目的。但是，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有通訊功能的特點(diǎn)，加之通信工作本身訊號(hào)敏感，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在正式運(yùn)行上常出現(xiàn)問題，主要可分為以下幾種：

1. 通信不可依靠

造成此種問題的最大原因在于我國(guó)在無線網(wǎng)絡(luò)通信通道技術(shù)的運(yùn)用還不穩(wěn)定，常出現(xiàn)一系列問題情況，所以造成了網(wǎng)絡(luò)通信受威脅的情況，進(jìn)而導(dǎo)致信息泄露造成網(wǎng)絡(luò)通信的不安全以及不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2. 能量有限

無線傳感器在節(jié)點(diǎn)的布置上，一旦安裝后卻不能重新更換，所以相對(duì)于可充電性的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來說，具有一定的局限性，同時(shí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在組成上一般為高損耗設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致電能能量供應(yīng)有限。

3. 安全機(jī)制疏漏

目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在安全機(jī)制方面還不健全，一方面受通信不可靠性、節(jié)點(diǎn)能量的限制，一方面由于設(shè)計(jì)工作上在物理安全保護(hù)上缺乏有效內(nèi)容，從而導(dǎo)致無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)容易受到外界攻擊。

四、 探究無線傳感器安全性能可能受到的威脅因素

近年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的不斷發(fā)展，一系列阻礙其安全的危險(xiǎn)因素也滋蔓興起，主要分為防御手段和攻擊方法兩種，如下表所示：

五、 提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)策略

1. 密碼技術(shù)

無線傳感器在運(yùn)用的過程中，需要設(shè)定相應(yīng)的個(gè)人密碼，通過利用先進(jìn)且難解性的密碼技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)通信安全，但在密碼的設(shè)定上需要根據(jù)不同的通信特點(diǎn)與使用要求來設(shè)定密碼，從而保證網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的有效維護(hù)。

2. 安全數(shù)據(jù)整合

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)傳統(tǒng)意義上來說，主要是利用相關(guān)信息數(shù)據(jù)組合而成，一般是將信息進(jìn)行搜集、整理和分析之后剔除糟粕，再傳輸?shù)绞褂谜咧郑虼嗽诖诉^程中需要注重信息運(yùn)輸工程的質(zhì)量，從而保證安全數(shù)據(jù)的整合。

3. 密鑰管理技能

近年來，我國(guó)在密鑰管理技術(shù)上多用對(duì)稱性密鑰，主要用于確定性與概率性的分配模式、預(yù)共享式和非預(yù)共享式的密鑰模式，但應(yīng)該注意的是，這兩種密鑰技能在應(yīng)用時(shí)均應(yīng)注重嚴(yán)謹(jǐn)，從而提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全。

4. 安全路由技術(shù)

路由技術(shù)作為研發(fā)工作的切入點(diǎn)，其主要立于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的節(jié)省角度，力求節(jié)省損耗層面，但在實(shí)際應(yīng)用中由于傳播范圍過廣而易受攻擊，所以要提高安全路由技術(shù)的運(yùn)用。

六、 結(jié)束語

縱觀全文，無線傳感器從整個(gè)應(yīng)用情況來說，由于其在通信信息方面有著嚴(yán)格要求，所以在相關(guān)企業(yè)的商業(yè)信息與日常交流上有著重要作用，所以我國(guó)更需要不打斷提高研討力度和研究強(qiáng)度，通過技術(shù)的不斷創(chuàng)新提高我國(guó)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的應(yīng)用，從而促進(jìn)我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，謀求更多、更有益的福利。

參考文獻(xiàn)

[1]宋和平，胡成全，樊東霞，何麗莉，曹英暉.基于簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰管理方案[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版）.2011（03）.

[2]劉學(xué)軍，陸海明，周水庚，白光偉.基于小世界的傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢能量空洞問題[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào).2012（12）.

[3]邱杰凡，李棟，石海龍，杜文振，崔莉.EasiCache：一種基于緩存機(jī)制的低開銷傳感器網(wǎng)絡(luò)代碼更新方法[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào).2012（03）.

（作者單位：長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：汪一百，男，出生于1982年10月，安徽安慶，就職于長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院。