无线传感器网络的攻击方法与防御措施研究

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1、无线传感器网络的攻击方法与防御措施研宄李新国（湖唞第一师范学院信息科学与工程系.湖由长沙zrrms）摘要：无线传感器网络由于网络部署区域的开放性以及无线电网络的广播性，给WSN带來了信息泄露和空间攻击的安金隐患。本文通过对WSN协议栈中的物理层、链路层、网络层、传输层可能受到的攻击类型进行分析，总结针对WSN协议栈各层主要攻缶的防御措施，提出WSN攻击方法与防御措施研究未来的主要方向。关键词洸线传感器网络攻击方法：防御措施胁议栈屮阁分类号S£«5文献标识码AF^aaa<±^an/^ltecRMdfrocfeandGbLrtemaEHLtesUXrv^

2、joC^aartmertcHF'fcrrr^fcnScBnaeandHermanl~B生Nzrmdi41CHJ5,China)eB^^oe^ttacWr^axJHCrrr^izinvw^baBaar^nrr^hzci+^.^/Iboandl^fecf^tedk^pasrlfcrrTihBpJr^dfcdl«rK4

3、项nCellsssc）溯南杵教肖厅科学研宄项n納CCQCB〉;湖南竹科技计划项门tolFJKro）作黹简介：李新M6965—乂男，湖南绥宁人.教授，硕士.研究方向：传感器网络安全、人工智能、电子应用技水等—rr^l^klK@1引言由于WSN一般配H在恶劣环境、无人区域或故方阵地中，加之无线网络本身固有的脆弱性，使得WSN的安全问题引起了人们的极人关注。如何在节点计算速度、电源能量、通信能力和存储空间非常有限的情况下，通过没计安全机制，防止各种恶意攻击，为WSN创造一个相对安全的工作环境，是关系到WSN能否n正走向实用的关键性问题。本文主要对现有WSN

4、的安全技术进行概述，为进一步的研究打下基础。首先分析了WSN存在的安全隐患，然后详细讨论了WSN可能遭受的各种攻击，并对攻击类型进行了比较研宄；最后针对这些攻击类型提出了相应的防御措施。2WSN的安全隐患由丁WSN的开放性和广播性，使得传感器网络的部署非常高效，只要保证一定部署的密度，就能够很容易实现网络的连通，但冋时也带来了十分严重的安全隐患：1）资源受限，通信环境恶劣。WSN单个节点能量有限，存储空间和计算能力差，直接导致了il多成熟、有效的安全协议和算法无法顺利应用。另夕卜，无线信兮在物理空间屮以球面波传送，所以只要是在通信范围之内，任何通信设

5、备都讨以很轻易地监听到通信信号。通过监听网络传输的信息，私方讨以丫解传感器网络的任务，窃取采样数裾，甚物理层繡触知知）物理破坏碰楠攻击丢弃和贪婪破坏汇聚节点攻击网络层方向误导攻由棘尽攻帝设离竞争门限链路层非公平竞争Mi数据包绕过拥塞区送到柚站过程阁1nn/inniz^u:4-4-至直接将网络资源占力己冉。2）部署区域的安全无法保证，节点易失效。传感器节点一般部署在无人值守的恶劣环境或敌对环境中，其工作空间本身就存在不安全因索，节点很容易受到破坏或被俘，一般无法对节点进行维护，节点很容易失效。3）网络无基础框架。在WSN中，各节点以自组织的方式形成网络

6、，以单跳或多跳的方式进行通信，巾节点相互配合实现路由功能，没有专门的传输设备，传统的端到端的安全机制无法直接应用。4）部署前地理位置具有不确定性。在WSN屮，节点通常随机部署在目标区域，任何节点之间是否存在直接连接，这在部署前是未知的5］。2W3M的攻防策略分析针对进攻者的攻击行为，传感器网络节点可以采用各种主动和被动的防御措施。WSN的网络协议栈的各个M次中可能受到的攻击方法和主要防御手段如表1所示u。表1传感器网络攻击方法和防御措施•-览表网络层次攻击方法防御措施~宽频＜5^频〉、优先级消息、低占空比、区域映射、模式转换破坏i正明、卞点伪装和隐藏

7、纠错码使用短帧策略和非优先级策略使JJ］冗余路径、探测机制使用加密和逐步汄证机制出口过滤认证、监视机制黑洞攻缶认证、监视、冗余机制洪泛攻击客户端难题传输层失步攻击3网络协议栈各层的攻击与防御4.1物理层的攻击与防御1＞用塞攻击。无线环境是一个开放的环境，颅有无线设备共亨一个幵放空间，若两个节点发射的信号在一个频段上，或者是频点很接近，则会因为彼此干扰而不能正常通信。攻击节点通过在传感器网络工作频段上不断发送无用信兮，可以使在攻击节点通信半径内的传感器网络节点都不能正常工作。这种攻击节点达到一定密度，整个无线网络将面临瘫痪。因此，传感器网络应对拥塞攻击

8、的有效方法有⑦在攻击者使用能最有限持续的拥塞攻击时，传感器网络节点可以采用以逸待劳的策略一一在被攻击的时候，