无线传感器网络安全技术概述

摘 要：目前，传统的网络安全机制并不完全的适用于无线传感网络，因此在保障无线网络传感器安全方面应当进行重点的研究，本文在探究了无线传感器的安全目标的基础上提出了几点改善传感器安全的策略。

关键词：无线传感器；网络安全

一、无线传感器网络的安全问题分析

无线传感器网络的安全协议主要有物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。其中物理层主要是用来处理传输信号，对信号进行调制、发射以及接受。链路层主要是负责数据流的多层面传输，数据帧检测、媒介访问控制以及错误控制，网络层主要是控制数据路由，而传输层主要是用来维持给定数据流，在不同的网络层面上，面临着或大或小的传感器安全问题。

1.在物理层中，安全问题主要是由于无线通信干扰和节点的运行状况导致的。在无线网络中，攻击者可以通过K个节点去干扰另N个节点（K<2.当链路层发生受到攻击的时候，常常是因为为邻居节点提供可靠信道导致的，攻击者通过监测邻居节点而展开对于通信信道的攻击，一旦发生信道冲突，攻击者只需要制造一个简单的字节冲突就破坏整个数据包的传递，导致部分数据冲突会出现数据包检验失败的状况，使得发送节点的二进制指数倒退算法反复出现，导致数据传输出现阻塞的状况，节点的能量也会很快消耗。

3.网络层的路由协议是无限传感器正常工作的关键，攻击者一旦对整个网络进行攻击，必然会导致整个无线网络的功能失效，安全路由器的算法也因此成为了无线网络传感器的安全性和可用性的关键。

4.在传输层，无线传感器的安全常常会受到网络节点的限制，节点无法正常的存储大量的信息，且使得节点消耗超出正常范围的能浪，使得节点以及传感器的安全都受到一定的限制，尤其是传输层上的传统的网络协议的安全问题与无线传感器的安全问题存在差异，在进行安全保障工作的时候很难兼顾。

5.无线传感器网络的应用层也蕴藏着大量的网络安全问题，在应用层数据聚集、任务分发、目标跟踪等都需要完整的激保密措施，也成为保障无线传感器网络安全保障的重要部分，安全管理的关键点在于密钥的管理，由于无线传感器网络的复杂性，传统的密钥管理的方法不能很好的适应无线传感器网络，导致网络密钥管理的安全性成为亟待解决的问题之一、

二、无线传感器的网络安全技术对策

1.改善无线传感器使用的密钥管理技术

密钥管理技术是管理无线传感器最为重要的一部分，也是安全通讯机制的核心，对密钥的管理主要分为两部分：对密钥的管理和对组密钥的管理。

其中，对于密钥的管理主要是因为无线传感器的网络受到了传感器节点的限制，传统的技术手段并不能适应，因此在对无线传感器的密钥进行管理的时候，通常使用的方法有预先配置的密钥管理方法，这类方法在使用的时候不需要特殊节点KDC，而另一种预先配置的密钥管理方法需要KDC技术的辅助。而基于KDC技术的密钥管理主要是在KDC的辅助下在通信双方中建立共享密钥的对话机制，以此实现减少内存占用量并支持网络的动态变化。

同时，在进行组密钥管理的时候常用的方式也是基于预配置或者是基于KDC。基于预配置的组密钥管理不需要借助可信第三方进行，密钥的分发耗时较短，但是同时需要进行大量的计算传感器负担较大。

而基于KDC方式的组密钥的管理是最简单的，由基站点计算产生并分布给组密钥中的成员，使得每个成员能够及时得到更新过后的密钥，但是基于KDC组密钥的管理方式需要占据大量的通信资源，因此在进行管理的时候应当尽可能的优化资源，减少基于KDC方式的组密钥的通讯成本。

2.安全数据聚合

在无线传感器的网络中，存在着大量的数据节点，数据节点中的数据众多，传感器的自身能力会受到限制，因此需要一个较强的功能来处理大量的数据，数据聚合技术就是辅助完成的，在数据聚合技术的辅助下，数据能够从各个节点上传递到基站之中，使得节点内的辅助数据能够得到初步的处理，产出占据过多空间的冗杂数据，尽可能的减少数据的传输，从而节省网络中各个节点的资源。为此应当在数据聚合的部分强调安全性，使用哈希函数确保数据聚合的安全性是在单向性方面确保了数据的保密性，使得网络节点中的数据可以在不知道数据明文的情况下掌握执行数据聚合，实现安全性。

3.安全路由技术

路由协议是无线传感器保护无线网络安全性的必不可少的技术，主要通过以数据为中心的路由协议、层次式路由协议以及基于位置的路由协议。

其中，以数据为中心的路由协议考虑到了无线网络中的众多的节点数量，在数量庞大以复杂的数据中，尽可能的节省来节点的能量，根据数据的内容建立路由链路。减少了维护网络拓扑结构的精力，提高安全保障效率。

而层次路由协议增加了单层节点的扩展性，减少了一个区域内的节点向中心节点传递信息的次数，节省了传感器节点的能源消耗，拓展了数据融合的可能性。

最后，基于位置的路由协议在传输信息的时候需要准确的知道无线传感器的节点的位置信息，通过传感器的位置信息准确计算节点之间的距离，估计能量的消耗，构建更有能力的路由传输协议，减少不必要的网络查询，节省了能量的开销，维护了无线传感器的安全传输。

三、结语

本文针对无限传感器在无线网络中面临的安全问题进行了探究，指出了目前无线网路中无线传感器进行安全维护的策略。

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作者简介：刘侃（1983-4-9），女，籍贯：河北石家庄，单位：河北师范大学信息技术学院，专业：管理科学与工程硕士，研究方向：信息技术。

基金支持：河北师范大学校内青年基金L2012Q06