无线传感网.doc

浅析无线传感网络及其安全陈超 P71214054 摘要无线网络的出现使人类的通信与感知摆脱了时间、地点和对象的束缚, 极大地改善了人类的生活与工作的质量, 加快了社会发展的进程。然而, 由于无线网络传输媒介固有的开放性、无线终端资源的受限性、无线终端的移动性以及网络拓扑结构的动态性, 不仅使得无线网络面临着较大的安全风险, 使得有线网络环境下的许多安全方案不能直接应用于无线网络, 而且也给无线网络安全方案的设计与实现增加了许多障碍。因此, 安全问题作为无线网络实施所面临的挑战之一,制约着无线传感网络的快速发展及其大规模的应用。本文首先介绍了无线传感器网络相对于传统计算机网络的特点, 然后介绍了无线传感器网络的物理体系结构以及其协议栈结构, 在分析了其协议栈之后又从协议栈的不同层次的划分上介绍了其安全问题及其防御,最后介绍了无线传感器网络常用的安全技术。关键字: WSN; 体系结构; 攻击与防御; 安全技术 1引言无线传感器网络是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统,是物联网底层网络的重要技术形式。随着无线通信、传感器技术、嵌入式应用的日趋成熟, WSN 可以在任何时间、任何地点、任何环境条件下获取人们所需信息,为物联网的发展奠定基础。由于 WSN 具有低功耗、自组织、高容错性和强隐蔽性等技术优势,因此非常适用于战场目标定位、生理数据收集、智能交通系统和海洋探测[1] 。相比于计算机网络传感器网络主要有如下特点: (1) 基于应用不同于计算机网络,无线传感器网络更多的是用于工业应用如军事侦查、环境监测领域、医疗健康监护的等。(2) 节点的自组织自维护传感器节点可以随机的撒播在野外, 节点自身可以进行动态的配置和管理,通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。这就要求节点有很强的自组织性及动态性。(3) 低功耗由于无线传感器节点一般都在野外地理位置不易到达,因此无法经常性的更换电池,这就要求无线传感器网络电源开销小,因此也限制了节点的计算能力、通信能力,开销大的算法一般不适用于 WSN 。然而由于无线传感器本身节点能量及计算能力的限制以及 WSN 协议的限制, 其安全性无法得到很好保证。本文讨论了无线传感器网络的体系结构,并从无线传感网络协议栈的组成讨论了其安全问题的来源及其防护,最后简要介绍了目前常见的无线传感网的安全技术。 2 无线传感网络体系结构 无线传感网络物理体系结构如图 1 所示,一个典型的传感器网络结构, 包括传感器节点、汇聚节点、基础设施网络以及传感器网络管理者。将传感器节点散布在被监测区域内,节点以自组织形式构成网络。每个节点都可以自主采集数据,然后将数据送到汇聚节点。汇聚节点可与 相连或直接与卫星通信,将整个区域内的数据传送到远程中心进行集中处理,实现监测者与传感器节点间的通信功能。传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统,其处理能力、存储能力相对较弱, 传感器节点存储能力和通信能力使得每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能,除了进行本地信息收集和数据处理之外,还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理。汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对比较强,它连接传感器网络 等外部网络,实现两种协议的通信协议转换,同时发布管理节点的监测任务,并把收集的数据转发