无线传感器网络安全技术研究论述

巫富明

摘 要：无线传感器网络在多个领域得到了广泛的应用，是根据若干个具有传感功能的小型移动设备而形成的无线网络，其功能主要是收集信息、处理信息和传播信息等。由于内部或者外部因素的影响，无线传感器网络安全问题频发，给无线传感器安全技术的保护工作增加了难度。同时，在目前的无线传感器网络应用中还存在着或者相继暴露出需要进一步解决的问题，如网络安全秘钥、无线路由协议等。文章简单分析了无线传感器网络安全技术内涵及存在的问题，提出应对策略。

关键词：无线传感器 网络安全技术

1 无线传感器网络安全技术内涵

无线传感器（WirelessSensorNetworks，WSN）的末梢可以检查感知外部传感器，是一种分布式的传感网络，其传感器的网络设置非常灵活，还可以随时更改设备位置和与通过有线、无线方式链接互联网，形成的多跳自组织的网络。无线传感器网络安全技术涉及到两个方面，无线传感器网络安全性目标和限制因素。

无线传感器网络安全性目标对无线传感器网络认证性、鉴别及技术的完整度都有重要作用，其最大的作用是实现数据的保密性。无线传感器网络技术的数据保密性涉及到安全问题，在军事领域的要求最高。网络中的多数信息都是在开放状态下进行的，为了避免发生虚假警报等现象，要求信息具有高完整度。其认证性是传感器研究领域组通信对源端认证的目标。无线传感器网络安全的限制性因素有传感器节点及网络本身因素的制约。其中，传感器节点的制约有存储容量、节点内存等问题。网络本身的局限有信道和节点的脆弱性、节点电源能量方面、安全设计等方面。无线传感器网络安全技术节点在不同的领域有不同的独特性，其实现目标在不同领域的重视程度也不同。

2 浅析无线传感器网络安全问题

无线传感器网络是通过对所检测区域内大量的传感器节点进行部署，用无线通信将若干条自组织网络形成的。在此过程中，会受到内外部因素的影响，带来各类安全问题。

（一）能量的有限性

节点被安排部署以后，其开展更替的难度加大。在无线网络断电状态下，充电过程不能得到保证。通常情况下，无线网络都是利用高能耗的装置构成的，抑制了无线网络发挥效果，阻碍网络通信的发展，需要进一步改进低能耗的设备装置，随时随地进行关注。

（二）通信存在不稳定性

在通道问题上，多条路由都存在着不同程度的延迟性，不能保证通信中的安全性。其中一些重要信息被拦截的可能性较大，甚至造成信息的泄露。网络通信的不稳定不能够保证信息的安全传输。

（三）自组织的随意性较大

大规模传感器组成了无线传感器网络体系，缺乏系统性及整体性的保障制度，其间带有自发性。网络体系稳定性及安全性不能得到保障，同时在节点组织上也有一定的随机性，在位置确定前不可以确定节点组织之间存在的位置，增加了做好保护工作的难度。

3 无线传感器网络安全技术策略分析

（一）浅析无线传感器协议栈攻击技术应对策略

无线传感器网络协议主要分为物理层、数据链路层、网络层及传输层，每个网络层次中可能受到的攻击方式，其相应的应对措施。如表1.

无线传感器网络的基础是无线电媒介，无线传感器网络节点设置的位置存在着安全问题，不能保障物理层的安全性。在传感器网络的媒介和物理层上都容易受到干扰攻击。干扰攻击是干扰节点的使用无线电频率。其干扰的破坏程度会受到干扰端源的影响，可以只是小范围内受影响，也有可能影响到整个网络系统。利用扩频通讯抵抗干扰攻击是有效的方式。无线传感器网络里的可用频率会受到限制，其中大部分频率都不能被攻击者干扰使用。

（二）无线传感器密码技术

通常情况下，数据传输的时候，事先都会对该数据进行加密。器节点内存、中央处理器和带宽等都会受到制约。整个加密过程不同使用非常典型的加密计算或者数据加密算法等，通过利用对称和非对称秘钥加密算法来促使数据加密技术的实现。对称秘钥加密算法有RC5、RC6算法和TEA加密算法。RC5、RC6算法是利用循环位移、加法操作等基本操作手段实现对传感器节点的加密算法，这样可以实现对称加密也能够变化秘钥长度，硬件与软件都得以加密，特别是作为加密算法里独一无二的线性部分的循环位移。其中RC6是在RC5算法的基础上利用循环移位算法使得RC5的漏洞得以改善，是RC5上的一个有效提升。TEA加密也称微型加密法，利用加减和迭代等方法进行加密计算而不是采用异或操作。此算法占用的节点或者计算资源都比较小。目前为止，还没有出现密文能够破解加密。

（三）密钥管理

密钥管理中，需要处理密钥从生成到结束的全过程。在全部周期中体现出的问题是整个过程里最难解决的问题，是其较为薄弱的环节，导致频繁发生信息泄露问题。密钥管理主要是体现在管理对称密钥机制，包括非预共享和预共享模式，概率性和确定性的分配模式。概率性分配模式是如果密钥共享能够成功展现出来，依照其能够计算出来的概率提出分配模式。确定性分配模式是非常确定的方式，存在于两个交换数据节点中，是一种共享形式的密钥。

4 结束语

无线传感器网络已经在多个领域广泛应用，因此无线传感器网络安全技术的研究就十分有必要。作为现实与虚拟网络的连接桥梁，其前景是非常广阔的。密钥管理是研究无线传感器网络安全技术的基本内容，应对其有更深层次的研究。清楚认识到无线传感器网络中的安全问题，做好防御措施将安全损失降到最低。通过进一步的研究切实提升网络系统的安全性。

参考文献

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