無線傳感器網絡中安全數據匯集方法的設計

劉寧 張璐

摘 要：無線傳感器網絡容易遭受惡意節點的攻擊，以此為基礎對其提出一種新型安全數據收集方法具有重要意義。安全數據匯集方法利用秘密共享的算法，由體制機制為網絡中安全數據匯集提供解決方案。因此，本文對無線傳感器網絡中安全數據匯集方法及重要性進行研究，并在此基礎上研究了創新發展的路徑。同時重點闡述相關理論以及理論在實踐中的適宜性，用“點帶面”的手段來進行綜合運用分析得出結論，并運用結論和手段進行“干預”，為下一步優化分析工具提供有力的支撐。

關鍵詞：無線傳感器；網絡安全；數據；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.121

0 引言

無線傳感器網絡具有無人值守、易被攻擊等特點，非法用戶可以采用技術手段，惡意攔截和獲取網絡中的節點信息，進行盜取或篡改、破壞數據信息。這些節點，也時常變為網絡數據收集的黑洞。因此，如何有效處理和提高傳感器節點網絡安全性，降低數據被惡意節點進行攔截的概率。成為當前課題研究的重要方向之一。

1 無線傳感器網絡模型及其概述

無線傳感器網絡，通常由傳感器節點、匯聚節點這兩個節點所構成，在該模型中每個傳感器的節點都是獨立運行狀態，也都具有獨立供電單元，同時具備有線、無線的電子通訊功能。此外，匯聚節點是同時具備計算功能和存儲功能的數據收集中心，可以實現定期從傳感器節點來進行收集數據。 在不影響設備的運行的前提下，進行保護性和維護性的監測，主要是通過相關的參數，進行監測來了解網絡設備運行情況，即在某些故障敏感環節進行設置專門的監測器，以發現相應的缺陷來進行預防性保護。

2 基于反饋的安全數據匯集方法

無線傳感器網絡中的數據匯集，是將數據包從源節點通過中繼節點不斷轉達匯聚節點的一個完整處理過程，這個過程的優點：一是能夠適時檢測輸出缺陷，預防事故的發生的幾率，提高無線傳感器網絡運行的安全性和可靠性；二是可以大幅度地提高匯集的針對性和有效性；三是及時掌握和把握無線傳感器網絡內部的潛在性的缺陷以及掌握缺陷的發展情況。

2.1 基于反饋的安全路徑構造

無線傳感器網絡中的數據匯集，即是包含了一個前端和一個后臺的控制中心組成的系統。一是站前設備匯集分析系統，主要是前端的傳感器和控制器。系統控制采取的是系統總控，來控制每一個節點的傳感器。該算法主要是采用了“跟蹤-反饋”機制進行安全的數據收集，如果一個數據包從源節點到達匯聚節點，那么后續的數據傳輸也是安全的，從而給出安全數據收集算法。安全路徑架構，如圖1所示：

2.2 數據收集和智能分析

無線傳感器網絡現場運行管理人員，通過管理信息系統可以實時在線監測網絡動態信息，從而實現過程的信息化、可視化。系統可自動生成多種信息統計圖形和報表，從而更客觀的進行數據信息的反饋。同時，系統具有強大的歷史數據追溯和分析功能，通過動態的曲線和數據，可以更加直觀反映路徑的科學性和合理性。但是，安全路徑的安全性需要根據數據收集的服務質量來決定，盡可能將惡意節點排除在路由之外，從而提高數據收集的科學性與可靠性。

3 模擬實驗與結果分析

為進一步的驗證和分析所提出的方法，初步設計了一個模擬實驗，實驗主要采用的評價指標是數據包被攔截率，即被惡意節點攔截的數據包量和源節點發送的數據包總數的比率。實驗首先對單一源節點進行分析，對于每一組確定的惡意節點，針對源節點執行一定數量的數據收集操作，同時，計算源節點平均數據包被攔截率。當惡意節點數量增多的時候，數據包被攔截率也呈現上升趨勢。本文針對上述安全數據匯集方法進行模擬實驗測試，得出該方法對惡意節點攔截具有顯著效果，可有效提高無線傳感器網絡的安全性和可靠性。

4 結論

綜上所述，本文采用了“跟蹤-反饋”機制，充分利用了無線傳感器網絡的路由功能，這種方法的優點在于安全路徑的構造是數據收集的“副產品”，本身不會對網絡性能產生影響，為后續的數據收集提供了安全的路由路徑，具有較好的安全性和可靠性，具有推廣價值。

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作者簡介：劉寧（1990-），男，山東萊蕪人，碩士研究生，研究方向：計算機網絡與通信。