无线传感器网络密钥管理方案分析

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1、重庆邮电大学硕士论文第一章绪论到人不可达到或者危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织能力，能够自动进行配置和管理，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。在无线传感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失败，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精确度而补充到网络中，这样在无线传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，从而使网络地拓扑结构随之动态地变化。无线传感器网络地自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。(5)应用相关的网络无线传感器网络用来感知客观物理世界，获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多

2、种多样，不同的无线传感器网络关注不同的物理量，因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。不同的应用背景对无线传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和通信协议必然会有很大差别。所以无线传感器网络不能像Internet一样，有统一的通信协议平台。对于不同的无线传感器网络应用虽然存在一些共性问题，但在开发无线传感器网络应用中，更关心无线传感器网络的差异。(6)以数据为中心的网络目前的互联网是先有计算机终端系统，然后再互连成为网络，终端系统可以脱离网络独立存在。在互联网中，网络设备用网络唯一的口地址标志，资源定位和信息传输依赖于终端、路由器、服务器等网络设备的I

3、P地址，如果想访问互联网中的资源，首先要知道存放资源的服务器口地址，可以说目前的互联网是一个以地址为中心的网络。无线传感器网络是任务型的网络，脱离无线传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。无线传感器网络中的节点采用节点编号标识，节点编号是否需要全网唯一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的无线传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用无线传感器网络查询事件，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或传输线索的思想

4、更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说无线传感器网络是一个以数据为中心的网络。例如，在应用于目标跟踪的无线传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。事实上，在目标移动的过程中。必然是由不同的节点提供目标的位置消息。重庆邮电大学硕士论文第一章绪论1．2．2传感器网络的限制组成无线传感器网络的节点与Ad．hoe等网络有很大不同，并且因为这些差异，造成了无线传感器网络面临很多Ad．hoc网络所没有的问题。下面介绍传感器节点的限制因素，以期能更好的了解无线传感器网络的特性。(1)电源能量有限传

5、感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着低功耗加工技术的成熟，处理器和传感器模块的能耗可以很低，绝大部分能量损耗在无线通信模块上。EstrinD在Mobicom2002会议上的特邀报告(WirelessSensorNetworksPartIV：SensorNetworkProtocols)中所描述传感器各个模块消耗能量的情况，如图1．2所示，传感器节点的大部分能量消耗在无线通信模块。传感器节点传输信息时要比执行计算时消耗更多的能量，传输1比特信息100m距离需要的能量大约可以计算3000条指令。图1．2传感器节点各部分消耗的能量无

6、线通信模块存在发送、接收、空闲和休眠四种状态。无线通信模块在空闲状态一直监听无线信道的存在情况，检查是否有数据发送给自己，而在睡眠状态则关闭通信模块，从图1．2中可以看到，无线通信模块在发送状态时的能量消耗最大，在休眠状态时最小。(2)计算和存储能力有限传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求它价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。为了完成各种任务，传感器节点需要完成监测数据的采集和转换、数据的管理和处理、应答汇聚节点的任务5重庆邮电大学硕士论文第一章绪论请求和节点控制等多种工作。随着低功耗电路和系统设计技术的提高，目前己经开

7、发出很多超低功耗处理器。除了降低处理器的绝对功耗以外，现代处理器还支持模块化供电和动态频率调节功能。利用这些处理器的特性，传感器节点的操作系统设计了动态能量管理和动态电压调节模块，可以更有效地利用节点的各种资源。动态能力管理是当前节点周围没有感兴趣的事件发生时，部分模块处于空闲状态，把这些组件关掉或调到更低能耗的休眠状态。动态电压调节是当微处理器负载较低时，通过降低微处理器的工作电压和频率来降低处理能力，从而节约微处理器的能耗【121。(3)通信能力有限无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：E=／M‘(1．1)其中，参数露满足关系2

8、素有关，例如传感器节点部署贴近地面时，障碍物多干扰大