無線傳感器網絡安全技術研究論述

巫富明

摘 要：無線傳感器網絡在多個領域得到了廣泛的應用，是根據若干個具有傳感功能的小型移動設備而形成的無線網絡，其功能主要是收集信息、處理信息和傳播信息等。由于內部或者外部因素的影響，無線傳感器網絡安全問題頻發，給無線傳感器安全技術的保護工作增加了難度。同時，在目前的無線傳感器網絡應用中還存在著或者相繼暴露出需要進一步解決的問題，如網絡安全秘鑰、無線路由協議等。文章簡單分析了無線傳感器網絡安全技術內涵及存在的問題，提出應對策略。

關鍵詞：無線傳感器 網絡安全技術

1 無線傳感器網絡安全技術內涵

無線傳感器（WirelessSensorNetworks，WSN）的末梢可以檢查感知外部傳感器，是一種分布式的傳感網絡，其傳感器的網絡設置非常靈活，還可以隨時更改設備位置和與通過有線、無線方式鏈接互聯網，形成的多跳自組織的網絡。無線傳感器網絡安全技術涉及到兩個方面，無線傳感器網絡安全性目標和限制因素。

無線傳感器網絡安全性目標對無線傳感器網絡認證性、鑒別及技術的完整度都有重要作用，其最大的作用是實現數據的保密性。無線傳感器網絡技術的數據保密性涉及到安全問題，在軍事領域的要求最高。網絡中的多數信息都是在開放狀態下進行的，為了避免發生虛假警報等現象，要求信息具有高完整度。其認證性是傳感器研究領域組通信對源端認證的目標。無線傳感器網絡安全的限制性因素有傳感器節點及網絡本身因素的制約。其中，傳感器節點的制約有存儲容量、節點內存等問題。網絡本身的局限有信道和節點的脆弱性、節點電源能量方面、安全設計等方面。無線傳感器網絡安全技術節點在不同的領域有不同的獨特性，其實現目標在不同領域的重視程度也不同。

2 淺析無線傳感器網絡安全問題

無線傳感器網絡是通過對所檢測區域內大量的傳感器節點進行部署，用無線通信將若干條自組織網絡形成的。在此過程中，會受到內外部因素的影響，帶來各類安全問題。

（一）能量的有限性

節點被安排部署以后，其開展更替的難度加大。在無線網絡斷電狀態下，充電過程不能得到保證。通常情況下，無線網絡都是利用高能耗的裝置構成的，抑制了無線網絡發揮效果，阻礙網絡通信的發展，需要進一步改進低能耗的設備裝置，隨時隨地進行關注。

（二）通信存在不穩定性

在通道問題上，多條路由都存在著不同程度的延遲性，不能保證通信中的安全性。其中一些重要信息被攔截的可能性較大，甚至造成信息的泄露。網絡通信的不穩定不能夠保證信息的安全傳輸。

（三）自組織的隨意性較大

大規模傳感器組成了無線傳感器網絡體系，缺乏系統性及整體性的保障制度，其間帶有自發性。網絡體系穩定性及安全性不能得到保障，同時在節點組織上也有一定的隨機性，在位置確定前不可以確定節點組織之間存在的位置，增加了做好保護工作的難度。

3 無線傳感器網絡安全技術策略分析

（一）淺析無線傳感器協議棧攻擊技術應對策略

無線傳感器網絡協議主要分為物理層、數據鏈路層、網絡層及傳輸層，每個網絡層次中可能受到的攻擊方式，其相應的應對措施。如表1.

無線傳感器網絡的基礎是無線電媒介，無線傳感器網絡節點設置的位置存在著安全問題，不能保障物理層的安全性。在傳感器網絡的媒介和物理層上都容易受到干擾攻擊。干擾攻擊是干擾節點的使用無線電頻率。其干擾的破壞程度會受到干擾端源的影響，可以只是小范圍內受影響，也有可能影響到整個網絡系統。利用擴頻通訊抵抗干擾攻擊是有效的方式。無線傳感器網絡里的可用頻率會受到限制，其中大部分頻率都不能被攻擊者干擾使用。

（二）無線傳感器密碼技術

通常情況下，數據傳輸的時候，事先都會對該數據進行加密。器節點內存、中央處理器和帶寬等都會受到制約。整個加密過程不同使用非常典型的加密計算或者數據加密算法等，通過利用對稱和非對稱秘鑰加密算法來促使數據加密技術的實現。對稱秘鑰加密算法有RC5、RC6算法和TEA加密算法。RC5、RC6算法是利用循環位移、加法操作等基本操作手段實現對傳感器節點的加密算法，這樣可以實現對稱加密也能夠變化秘鑰長度，硬件與軟件都得以加密，特別是作為加密算法里獨一無二的線性部分的循環位移。其中RC6是在RC5算法的基礎上利用循環移位算法使得RC5的漏洞得以改善，是RC5上的一個有效提升。TEA加密也稱微型加密法，利用加減和迭代等方法進行加密計算而不是采用異或操作。此算法占用的節點或者計算資源都比較小。目前為止，還沒有出現密文能夠破解加密。

（三）密鑰管理

密鑰管理中，需要處理密鑰從生成到結束的全過程。在全部周期中體現出的問題是整個過程里最難解決的問題，是其較為薄弱的環節，導致頻繁發生信息泄露問題。密鑰管理主要是體現在管理對稱密鑰機制，包括非預共享和預共享模式，概率性和確定性的分配模式。概率性分配模式是如果密鑰共享能夠成功展現出來，依照其能夠計算出來的概率提出分配模式。確定性分配模式是非常確定的方式，存在于兩個交換數據節點中，是一種共享形式的密鑰。

4 結束語

無線傳感器網絡已經在多個領域廣泛應用，因此無線傳感器網絡安全技術的研究就十分有必要。作為現實與虛擬網絡的連接橋梁，其前景是非常廣闊的。密鑰管理是研究無線傳感器網絡安全技術的基本內容，應對其有更深層次的研究。清楚認識到無線傳感器網絡中的安全問題，做好防御措施將安全損失降到最低。通過進一步的研究切實提升網絡系統的安全性。

參考文獻

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