無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究論述

巫富明

摘 要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是根據(jù)若干個(gè)具有傳感功能的小型移動(dòng)設(shè)備而形成的無線網(wǎng)絡(luò)，其功能主要是收集信息、處理信息和傳播信息等。由于內(nèi)部或者外部因素的影響，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題頻發(fā)，給無線傳感器安全技術(shù)的保護(hù)工作增加了難度。同時(shí)，在目前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中還存在著或者相繼暴露出需要進(jìn)一步解決的問題，如網(wǎng)絡(luò)安全秘鑰、無線路由協(xié)議等。文章簡(jiǎn)單分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)內(nèi)涵及存在的問題，提出應(yīng)對(duì)策略。

關(guān)鍵詞：無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)內(nèi)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(wǎng)絡(luò)，其傳感器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置非常靈活，還可以隨時(shí)更改設(shè)備位置和與通過有線、無線方式鏈接互聯(lián)網(wǎng)，形成的多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)涉及到兩個(gè)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性目標(biāo)和限制因素。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性目標(biāo)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證性、鑒別及技術(shù)的完整度都有重要作用，其最大的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)保密性涉及到安全問題，在軍事領(lǐng)域的要求最高。網(wǎng)絡(luò)中的多數(shù)信息都是在開放狀態(tài)下進(jìn)行的，為了避免發(fā)生虛假警報(bào)等現(xiàn)象，要求信息具有高完整度。其認(rèn)證性是傳感器研究領(lǐng)域組通信對(duì)源端認(rèn)證的目標(biāo)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的限制性因素有傳感器節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)本身因素的制約。其中，傳感器節(jié)點(diǎn)的制約有存儲(chǔ)容量、節(jié)點(diǎn)內(nèi)存等問題。網(wǎng)絡(luò)本身的局限有信道和節(jié)點(diǎn)的脆弱性、節(jié)點(diǎn)電源能量方面、安全設(shè)計(jì)等方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)節(jié)點(diǎn)在不同的領(lǐng)域有不同的獨(dú)特性，其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)在不同領(lǐng)域的重視程度也不同。

2 淺析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過對(duì)所檢測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署，用無線通信將若干條自組織網(wǎng)絡(luò)形成的。在此過程中，會(huì)受到內(nèi)外部因素的影響，帶來各類安全問題。

（一）能量的有限性

節(jié)點(diǎn)被安排部署以后，其開展更替的難度加大。在無線網(wǎng)絡(luò)斷電狀態(tài)下，充電過程不能得到保證。通常情況下，無線網(wǎng)絡(luò)都是利用高能耗的裝置構(gòu)成的，抑制了無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮效果，阻礙網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展，需要進(jìn)一步改進(jìn)低能耗的設(shè)備裝置，隨時(shí)隨地進(jìn)行關(guān)注。

（二）通信存在不穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)通信的不穩(wěn)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(guī)模傳感器組成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系，缺乏系統(tǒng)性及整體性的保障制度，其間帶有自發(fā)性。網(wǎng)絡(luò)體系穩(wěn)定性及安全性不能得到保障，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)組織上也有一定的隨機(jī)性，在位置確定前不可以確定節(jié)點(diǎn)組織之間存在的位置，增加了做好保護(hù)工作的難度。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)策略分析

（一）淺析無線傳感器協(xié)議棧攻擊技術(shù)應(yīng)對(duì)策略

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層及傳輸層，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次中可能受到的攻擊方式，其相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。如表1.

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)是無線電媒介，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(jié)點(diǎn)的使用無線電頻率。其干擾的破壞程度會(huì)受到干擾端源的影響，可以只是小范圍內(nèi)受影響，也有可能影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。利用擴(kuò)頻通訊抵抗干擾攻擊是有效的方式。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)里的可用頻率會(huì)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(shù)

通常情況下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，事先都會(huì)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。器節(jié)點(diǎn)內(nèi)存、中央處理器和帶寬等都會(huì)受到制約。整個(gè)加密過程不同使用非常典型的加密計(jì)算或者數(shù)據(jù)加密算法等，通過利用對(duì)稱和非對(duì)稱秘鑰加密算法來促使數(shù)據(jù)加密技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)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(huán)位移、加法操作等基本操作手段實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的加密算法，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱加密也能夠變化秘鑰長(zhǎng)度，硬件與軟件都得以加密，特別是作為加密算法里獨(dú)一無二的線性部分的循環(huán)位移。其中RC6是在RC5算法的基礎(chǔ)上利用循環(huán)移位算法使得RC5的漏洞得以改善，是RC5上的一個(gè)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(jìn)行加密計(jì)算而不是采用異或操作。此算法占用的節(jié)點(diǎn)或者計(jì)算資源都比較小。目前為止，還沒有出現(xiàn)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(jié)束的全過程。在全部周期中體現(xiàn)出的問題是整個(gè)過程里最難解決的問題，是其較為薄弱的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致頻繁發(fā)生信息泄露問題。密鑰管理主要是體現(xiàn)在管理對(duì)稱密鑰機(jī)制，包括非預(yù)共享和預(yù)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(xiàn)出來，依照其能夠計(jì)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(gè)交換數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中，是一種共享形式的密鑰。

4 結(jié)束語

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究就十分有必要。作為現(xiàn)實(shí)與虛擬網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的基本內(nèi)容，應(yīng)對(duì)其有更深層次的研究。清楚認(rèn)識(shí)到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全問題，做好防御措施將安全損失降到最低。通過進(jìn)一步的研究切實(shí)提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。

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