无线传感器网络安全研究综述

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1、无线传感器网络安全研究综述摘要由于无线传感器网络中的节点在计算能力、电池容量以及存储能力上受到限制，使得WSNs而临较多的安全威胁。针对WSNs的安全问题首先简要回顾WSNs安全问题的早期研究成果；其次，将近年來WSNs的安全问题划分为密码算法与密钥管理、安全路由、安全数据融合、安全定位及隐私保护5个方面，并对比了2006年前后的主要研究内容，深入讨论了安全定位及隐私保护的攻防策略的最新进展。最后，指出杲构传感器网络、内部攻击攻防策略以及隐私保护等三个方而是WSNs安全领域未来的热点研究方向。关键词：无线传感网络；安全定位；隐私保护；新进展1引言无线传感器网

2、络(WirelessSensorNetworks,WSN)是由部署在检测区域内的大量廉价微型传感器节点组成的无线adhoc网络。然而，与一般的adhoc网络不同，WSN中的节点在计算能力、电池容量以及存储能力上受到限制，使得WSN更易受到各种安全威胁。尽管WSNs的安全问题较早提出，但近年來才引起较多研究者的关注，许多新的安全问题如隐私保护等也被提出。口前，已有一些文献对WSNs的安全问题进行综述，提供了有价值的参考资料。然而，文献［1—2］仅对2006年及以前的安全问题进行了综述。由于相关研究的发展速度很快,有必要对近年來WSNs妥全问题的最新研究情况进行

3、归纳总结，着重讨论一些重要的发展方向。本文重点综述2006年以后WSNs安全问题中的定位技术和隐私保护方面的研究新进展，其屮，涵盖了大量近年来最新的主要研究成果。表1WSNs安全问题研究内容对比主要研究领域早期的主要研究内容近年来的研究内容密码与密钥管理单层传感器网络密钥管理；在考虑安全性能的同时未重点考虑能量损耗。分层传感器网络密钥管理⑶；轻量级、强安全保障的密钥管理协议⑷。安全路由单层传感器路由协议；基于可信(reputation-based)的安全路由协议。多路径安全路由协议⑸；分层传感器网络安全路由协议⑹。安全数据融合使用纯密码方法提供安全服务；使用

4、基于对称隐私动态(PrivacyHomomorphism,PH)密码。开始考虑受害的融合节点修改数据的情况⑺；使用水印而非PH技术实现安全数据融合⑻。安全定位单层传感器网络安全定位；节点合作检测受害节点保障节点定位的安全性。分层传感器网络的安全定位叨；轻量级安全定位方法〔0。隐私保护极少相关研究。而向数据的隐私保护［，，-，2］；而向上、下文的隐私保护"⑷。WSNs安全问题的早期研究，从网络拓扑结构上而言，主要集中于单层传感器网络(即相对于多层传感器网络而言，网络中所有节点的性能与功能均相同)和静态传感器网络安全问题的研究；从安全解决方案的性能而言，在重点关

5、注安全性能的同时并未足够重视能量的损耗。而近年來來的研究方案在提供安全性保障的同时，更加注重能量的损耗、网络的连通性、占用的存储空间以及计算复杂度等问题。此外，从使用的技术和方法以及这些技术和方法所满足的安全需求而言，早期的解决方案与近年來的研究也有不同之处。本文从WSNs安全问题的主要研究领域岀发，将2006年及其以前的研究内容与2006年以后的研究内容进行对比，如上表1所示。2安全定位研究2.1安全定位技术根据定位过程小是否测量实际节点间的距离主要分为两利一基于测距的定位方法和无须测距的定位方法。基于测距的定位方法通过给节点配备额外测量设备来测量节点间的

6、距离或角度信息，然后利用三边测量法、三角测量法或极人似然佔计法计算出未知节点的位置信息；无须测距的定位方法则无须配备额外的设备来获取节点间的距离或角度信息，仅根据网络的连通性及信标节点位置的参考信息便可实现相对精确的定位功能。基于测距的定位技术常用的测距方法有RSSI,TOA,TD0A和A0A等。RSST（ReceivedSignalStrengthIndicator,接收信号强度指示）:RSSI技术是将无线信号的传输损耗转换成距离。其测距的主要误并來口射频信号的多径衰落、反射以及不规则传播特性，测距准确度依赖于信号的强度、传播模型和信号衰落模型，通常被视为

7、一种粗糙的测距技术，有±50%的测距谋差。TOA（TimeofArrival,到达时间）:根据发送器发出信号的时间和接收器收到信号的时间差，乘以无线电波在介质中的传播速度，得到两者间的距离。与RSSI技术和比，TOA具有对环境依赖小、测距精度高等优点，但它需要节点间精确的时间同步，因此无法应用于松散耦合型定位。GPS是便用TOA技术的典型定位系统。TDOA（TimeDifferenceonArrival,到达时间差）:TD0A技术通过记录信号的到达时间差来测量距离。TDOA技术被广泛应用于传感器网络定位系统。TDOA测距不是采用到达的绝对时间來测距的，因此降

8、低了对时间同步的要求，但仍然需要较精确的计时功能。T