王桂鳳 張潔

摘要：在科技快速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸走入了我們的生活中，它對(duì)我們已經(jīng)不再是一個(gè)陌生的東西，為我們的生活、學(xué)習(xí)、工作帶來(lái)了極大的幫助。而無(wú)線(xiàn)傳感器在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生，它的方便快捷的特征使人們的生活有了較大的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變也逐漸成為了人們生活的依賴(lài)。無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)的運(yùn)用十分的廣泛，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，其運(yùn)用已經(jīng)不再只局限于人們的生活方面，各項(xiàng)工作、教育甚至是國(guó)防中都運(yùn)用的十分廣泛，其重要性可想而知。因此，加強(qiáng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全已經(jīng)到了刻不容緩的地步。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器；網(wǎng)絡(luò)安全；對(duì)策研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）09-1898-02

目前，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用到了人們的生活、工作和學(xué)習(xí)中，甚至在國(guó)防安全方面都有著較大的運(yùn)用，其重要性就不言而喻了。因此加強(qiáng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重中之重，特別是在國(guó)防軍事和科技研究方面，一旦無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出現(xiàn)安全問(wèn)題就會(huì)對(duì)國(guó)家和社會(huì)帶來(lái)不可估量的損失。另一方面，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在安全方面的缺陷和外來(lái)人員利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息的竊取等都是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的阻礙。該文就目前的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的對(duì)策。

1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)問(wèn)題

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)就是采用許多的小型傳感器組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，便于無(wú)線(xiàn)通信。但是由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)本身在安全方面的不足，使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)存在許多的安全問(wèn)題：

1.1自組織性以及節(jié)點(diǎn)組織的隨機(jī)性

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際的運(yùn)用中就可以發(fā)現(xiàn)，它是由大量的小型傳感器自組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的組成過(guò)程中并沒(méi)有實(shí)際的組織規(guī)范制度，其帶有強(qiáng)烈的自發(fā)性和隨機(jī)性。因此，這個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系在使用中穩(wěn)定性就得不到保障，安全性更是存在著問(wèn)題。另一方面，由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系在設(shè)置時(shí)存在著隨機(jī)性，各個(gè)布置的節(jié)點(diǎn)就不可能事先固定，也帶有自發(fā)性，使得整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系的安全就得不到保障。

1.2 通信的不可靠性

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在通信通道上存在著大量的不穩(wěn)定因素。在通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的過(guò)程中，多跳路由使得通信信息大大的延遲，信息傳遞的時(shí)間長(zhǎng)，而且在傳遞過(guò)程中的安全不能得到保證，很容易在傳遞過(guò)程中被攔截，如果是一些重要信息的傳遞，那就存在著很大的危害。

1.3 能量的有限性

在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系中，傳感器的使用需要較大的能耗，但是當(dāng)這些傳感器節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中布置完成后，再想進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的替換，其難度就非常大了，而且在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中有些無(wú)線(xiàn)設(shè)備是需要進(jìn)行充電的，充電的不及時(shí)也會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的運(yùn)用，因此開(kāi)發(fā)出低能耗的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。

1.4 缺乏有效的安全機(jī)制

由整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立就可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系無(wú)論是傳感器的節(jié)點(diǎn)布置，還是在網(wǎng)絡(luò)組織安排上都存在著極大的隨機(jī)性，使得其網(wǎng)絡(luò)通信帶有很大的局限性，這些缺點(diǎn)使現(xiàn)代成熟的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)不能夠在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中進(jìn)行運(yùn)用。而僅僅在物理方面對(duì)這個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行保護(hù)并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的效果，網(wǎng)絡(luò)通信方面隱患較大，很容易受到其他方面的攻擊。

2 破壞無(wú)線(xiàn)傳感器安全性能的相關(guān)因素

目前，我國(guó)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在防御和攻擊的方式如下表：

表1 傳感器網(wǎng)絡(luò)攻防手段表

[網(wǎng)絡(luò)層次＼&防御手段＼&攻擊方法＼&物理層＼&模式轉(zhuǎn)換、優(yōu)先級(jí)信息、區(qū)域映射、寬頻＼&擁塞攻擊＼&節(jié)點(diǎn)隱藏或者偽裝、破壞感知＼&物理破壞＼&網(wǎng)絡(luò)層＼&冗余路徑、探測(cè)機(jī)制＼&丟棄和貪婪破壞＼&出口過(guò)濾、認(rèn)證、監(jiān)測(cè)機(jī)制＼&方向誤導(dǎo)攻擊＼&加密和逐跳認(rèn)證機(jī)制＼&匯聚節(jié)點(diǎn)攻擊＼&認(rèn)證、監(jiān)測(cè)、榮譽(yù)機(jī)制＼&黑洞攻擊＼&鏈路層＼&設(shè)置競(jìng)爭(zhēng)門(mén)限＼&耗盡攻擊＼&使用短幀略和非優(yōu)先級(jí)策略＼&非公平競(jìng)爭(zhēng)＼&糾錯(cuò)碼＼&碰撞攻擊＼&傳輸層＼&認(rèn)證＼&同步破壞攻擊＼&客戶(hù)端謎題＼&泛洪攻擊＼&]

該表中的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的攻防手段對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)影響較大，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系的攻擊手段中，擁塞攻擊和碰撞攻擊兩種手段的作用最大。其中，擁塞攻擊手段就是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的破壞方獲得了破壞對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)通信頻率后，應(yīng)用同一頻率的無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行干擾無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，對(duì)這種攻擊的防御方式就是將網(wǎng)絡(luò)頻率進(jìn)行更換。碰撞攻擊手段就是指網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送通信信息包時(shí)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的破壞方同時(shí)發(fā)送另一個(gè)數(shù)據(jù)包，使得兩個(gè)數(shù)據(jù)信息重疊在一起，獲取的信息錯(cuò)亂不堪，影響到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的正常通信，而對(duì)其的防御手段就是建立一個(gè)合適的監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)，將外來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行消除，實(shí)現(xiàn)通信的正常進(jìn)行。此外，還有泛洪攻擊，它就是利用特殊的手段對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攻擊，耗盡攻擊的節(jié)點(diǎn)，阻斷一些用戶(hù)的使用。這種網(wǎng)絡(luò)攻擊的解決方式就是采用謎題技術(shù)建立一個(gè)客戶(hù)端，保障節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在有效的范圍內(nèi)傳播使用，可以有效的消除泛洪攻擊的影響。

3 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的對(duì)策研究

3.1 密碼技術(shù)

在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的過(guò)程中，由于無(wú)線(xiàn)傳感器的設(shè)備布置本身存在著一定的不足，使得現(xiàn)代發(fā)展成熟的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)不能夠在其中進(jìn)行使用，因此網(wǎng)絡(luò)安全隱患較大，而密碼技術(shù)可以有效減小這個(gè)安全隱患，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全有著巨大的幫助。在采用密碼技術(shù)進(jìn)行保障無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息安全過(guò)程中，可以增加密碼中代碼的長(zhǎng)度和復(fù)雜度，以增強(qiáng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的保護(hù)力度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。在日常生活中，不對(duì)稱(chēng)秘鑰和對(duì)稱(chēng)秘鑰的運(yùn)用最為廣泛，其主要原因就是這種密碼技術(shù)的保護(hù)力度較強(qiáng)，而且在設(shè)置上較為簡(jiǎn)便快捷。

3.2 安全數(shù)據(jù)融合

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用最多的還是數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點(diǎn)在收到附近的數(shù)據(jù)信息后，然后將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合成為了有效的信息數(shù)據(jù)后，再將這些數(shù)據(jù)傳輸給用戶(hù)。這種方式提高了數(shù)據(jù)的有效性，減少了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的冗余，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)載較小，提高了傳輸效率，減少了設(shè)備的磨損，增加了整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的使用年限。但是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的攻擊對(duì)這些信息數(shù)據(jù)的傳輸仍是一個(gè)危害，因此加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)融合的研究，安全數(shù)據(jù)融合的目的就是采用隨機(jī)抽樣和交互式證明機(jī)制，使得在節(jié)點(diǎn)匯聚的數(shù)據(jù)是真實(shí)可靠的，大大增加網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)融合的安全性問(wèn)題。

3.3 密鑰管理技術(shù)

密鑰管理技術(shù)就是在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全中使用密鑰技術(shù)的管理，它將處理在其使用期間的一切問(wèn)題，也是整個(gè)加密系統(tǒng)最為關(guān)鍵的一個(gè)部分，一旦管理的不到位，很容易造成通信信息的泄露，對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用者造成巨大的損失。截止到目前為止，這項(xiàng)密鑰管理技術(shù)主要對(duì)對(duì)稱(chēng)密鑰技術(shù)有效。密鑰管理技術(shù)的分配模式是概率性和確定性，而密鑰模式是預(yù)共享和非預(yù)共享兩種方式

3.4 安全路由技術(shù)

在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用過(guò)程中，雖然各個(gè)小型傳感器的布置較為隨意，但是在布置后不可以隨意更換，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備充電也較為不便，節(jié)約能量消耗成為了一個(gè)問(wèn)題。而這個(gè)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能消耗延長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的使用年限，提出了各種路

由協(xié)議便于皆能減耗，但是卻忽略了路由中的信息傳輸安全性問(wèn)題，增加了在通信中路由受到攻擊的可能性。當(dāng)用戶(hù)將消息發(fā)送出去后，很容易使得破壞方通過(guò)泛洪攻擊的方式來(lái)截取發(fā)送的信息，使得網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)障礙。在實(shí)際應(yīng)用中，專(zhuān)業(yè)人士提出了多種路由協(xié)議，包括 SPINS 協(xié)議和多路徑路由機(jī)制，但是都需要進(jìn)行改進(jìn)，最終會(huì)實(shí)現(xiàn)路由技術(shù)的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有極大的優(yōu)越性，它方便快捷，對(duì)人們的使用尤其有利，因此其被廣泛運(yùn)用到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活中，同時(shí)在國(guó)防科技中也有較大的使用。但是由于自身的一些特點(diǎn)，使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性一直令人擔(dān)憂(yōu)。我們要充分重視無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全性，對(duì)影響無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全性的因素要采取強(qiáng)力的防御手段，保證無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的安全。在對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題的研究中發(fā)現(xiàn)，將密碼技術(shù)、安全數(shù)據(jù)融合技術(shù)、密鑰管理技術(shù)以及安全路由技術(shù)運(yùn)用到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，充分提高其安全性。

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