無線傳感器網(wǎng)絡中安全數(shù)據(jù)匯集方法的設計

劉寧 張璐

摘 要：無線傳感器網(wǎng)絡容易遭受惡意節(jié)點的攻擊，以此為基礎對其提出一種新型安全數(shù)據(jù)收集方法具有重要意義。安全數(shù)據(jù)匯集方法利用秘密共享的算法，由體制機制為網(wǎng)絡中安全數(shù)據(jù)匯集提供解決方案。因此，本文對無線傳感器網(wǎng)絡中安全數(shù)據(jù)匯集方法及重要性進行研究，并在此基礎上研究了創(chuàng)新發(fā)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(yōu)化分析工具提供有力的支撐。

關鍵詞：無線傳感器；網(wǎng)絡安全；數(shù)據(jù)；設計

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

0 引言

無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡中的節(jié)點信息，進行盜取或篡改、破壞數(shù)據(jù)信息。這些節(jié)點，也時常變?yōu)榫W(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集的黑洞。因此，如何有效處理和提高傳感器節(jié)點網(wǎng)絡安全性，降低數(shù)據(jù)被惡意節(jié)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(wǎng)絡模型及其概述

無線傳感器網(wǎng)絡，通常由傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點這兩個節(jié)點所構成，在該模型中每個傳感器的節(jié)點都是獨立運行狀態(tài)，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(jié)點是同時具備計算功能和存儲功能的數(shù)據(jù)收集中心，可以實現(xiàn)定期從傳感器節(jié)點來進行收集數(shù)據(jù)。 在不影響設備的運行的前提下，進行保護性和維護性的監(jiān)測，主要是通過相關的參數(shù)，進行監(jiān)測來了解網(wǎng)絡設備運行情況，即在某些故障敏感環(huán)節(jié)進行設置專門的監(jiān)測器，以發(fā)現(xiàn)相應的缺陷來進行預防性保護。

2 基于反饋的安全數(shù)據(jù)匯集方法

無線傳感器網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)匯集，是將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點通過中繼節(jié)點不斷轉達匯聚節(jié)點的一個完整處理過程，這個過程的優(yōu)點：一是能夠適時檢測輸出缺陷，預防事故的發(fā)生的幾率，提高無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡內部的潛在性的缺陷以及掌握缺陷的發(fā)展情況。

2.1 基于反饋的安全路徑構造

無線傳感器網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)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(tǒng)。一是站前設備匯集分析系統(tǒng)，主要是前端的傳感器和控制器。系統(tǒng)控制采取的是系統(tǒng)總控，來控制每一個節(jié)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(shù)據(jù)收集，如果一個數(shù)據(jù)包從源節(jié)點到達匯聚節(jié)點，那么后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸也是安全的，從而給出安全數(shù)據(jù)收集算法。安全路徑架構，如圖1所示：

2.2 數(shù)據(jù)收集和智能分析

無線傳感器網(wǎng)絡現(xiàn)場運行管理人員，通過管理信息系統(tǒng)可以實時在線監(jiān)測網(wǎng)絡動態(tài)信息，從而實現(xiàn)過程的信息化、可視化。系統(tǒng)可自動生成多種信息統(tǒng)計圖形和報表，從而更客觀的進行數(shù)據(jù)信息的反饋。同時，系統(tǒng)具有強大的歷史數(shù)據(jù)追溯和分析功能，通過動態(tài)的曲線和數(shù)據(jù)，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(jù)數(shù)據(jù)收集的服務質量來決定，盡可能將惡意節(jié)點排除在路由之外，從而提高數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包被攔截率，即被惡意節(jié)點攔截的數(shù)據(jù)包量和源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)的比率。實驗首先對單一源節(jié)點進行分析，對于每一組確定的惡意節(jié)點，針對源節(jié)點執(zhí)行一定數(shù)量的數(shù)據(jù)收集操作，同時，計算源節(jié)點平均數(shù)據(jù)包被攔截率。當惡意節(jié)點數(shù)量增多的時候，數(shù)據(jù)包被攔截率也呈現(xiàn)上升趨勢。本文針對上述安全數(shù)據(jù)匯集方法進行模擬實驗測試，得出該方法對惡意節(jié)點攔截具有顯著效果，可有效提高無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡的路由功能，這種方法的優(yōu)點在于安全路徑的構造是數(shù)據(jù)收集的“副產(chǎn)品”，本身不會對網(wǎng)絡性能產(chǎn)生影響，為后續(xù)的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡與通信。