无线传感器网络安全问题分析

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1、http://www.paper.edu.cn无线传感器网络安全问题分析冯秀君，吴帆，唐碧华，刘元安北京邮电大学电信工程学院，北京（100876）E-mail：well645@gmail.com摘要：近年来，微电子技术和无线通信技术的进步，推动了廉价低能耗传感器的快速发展，进而也促进了无线传感器网络的研究、应用及推广。本文着眼点在于无线传感器网络安全方面的问题，首先阐述了无线传感器网络不同于一般无线通信网络的特点，并根据这些特点探讨了无线传感器网络中的安全设计的地位及其所特有的安全需求，然后，结合这些需求以及目前国内外对于传感器网络安全实施方案的研究

2、，分析了网络协议栈各个层次上面临的安全威胁以及采取的安全机制，最后对于所做的研究分析进行了小结，明确了无线传感器网络安全方案的发展方向。关键词：无线传感器网络；安全；攻击；防御中图法分类号：TP915.08文献标识码：A生变化；或者节点主动加入，使网络拓扑随引言机动态变化。随着半导体技术、微系统技术、通信技（2）无线发射装置发射功率的变化，术的飞速发展，20世纪90年代末出现了无以及无线信道间的相互干扰等综合因素的线传感器网络（wirelesssensornetwork,影响，使得网络的电磁环境更为复杂。WSN）技术。无线传感器网络是由部署在监(3)

3、传感器网络中使用无线通信，无线测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，链路容易受到外来恶意干扰，不仅很容易被通过无线通信方式形成的一个多跳的自组窃听，而且，攻击者也可能将恶意报文加入织的网络系统，目的是协作地感知、采集和到无线网络中。处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发（4）传感器节点在计算能力、存储资[1]送给观察者。传感器网络涉及众多学科，源、CPU、通信带宽等方面受到极大地约束，目前已经成为无线通信领域中的研究热点这些约束限制了通用的安全机制在单一传之一。无线传感器网络能够获取客观的物理感器节点上的实现程度和水平。信息，具有十分广阔的应用前景，

4、能应用于2.无线传感器网络研究中安全军事国防、工农业控制、城市管理、生物医方案的地位及目标疗、环境监测、危险区域等诸多领域。在大多数应用环境中，用户对无线传感器网络的2.1无线传感器网络研究中安全方案安全性有很高的要求，比如数据是否可靠，的地位是否及时，网络是否健壮等等，因此安全成由于传感器网络应用的场合十分广泛，为制约无限传感器网络进一步广泛应用的一些特定的应用场景如军事国防，生物医疗关键。等领域，对于数据的采集、传输、网络的物1.传感器网络特点理拓扑等信息从内容到实现过程都必须得到严格的保证，是关系到国防安全或患者生从安全方案设计及实施角度分析，

5、无线命的严重问题，这就必须保证无线网络有一传感器网络具有以下一些特点[2]，这些特点系列严格有效的安全措施。而且，传感器网给我们的方案设计带来了挑战性的问题。络是一个以数据为中心的网络，保证数据的(1)传感器的电源能量极其有限，致使安全是必不可少的。因此,在我们设计一个传网络节点易失效，从而影响网络拓扑被动发1本课题得到国家自然科学基金(NO.60573111)的资助。-1-http://www.paper.edu.cn感器网络的过程中，安全问题是不容忽视的是从正确的节点处发送过来的，然后才能对方面。一套多层次、多方面的安全防护体系其进行处理，因此我

6、们的安全方案要解决采可以抵御来自系统内外的侵袭和破坏，从预集汇聚点对于从传感器节点收到的消息进防、检测、响应三个过程采取措施，从而可行认证。以从根本上保证系统正常运行，数据安全有2.2.3数据实时性效。否则，在动态变化、资源受限的网络环在传感器网络中，汇聚点要处理很多节境下，系统面临众多内忧外患，工作效率必点发送过来的采集信息，就必须能够分辨最然很低，甚至无法保证稳定工作，系统随时新接收到的数据包是发送节点最新产生的面临瘫痪的威胁。总之,必须将网络的安全性数据包。造成实时性出现问题一般有两种原作为一种设计目标，分析信任需求，确定安因：一是网络多径时延

7、，导致汇聚点在接收全目标，从而针对目标进行安全方案设计。数据包的顺序上发生错误；二是恶意节点将2.2无线传感器网络的安全目标过时消息重复发送给接收者，这样的目的是无线传感器网络是任务型的网络，每个耗费其资源使其不能提供正常服务。安全解网络都是面向特定的应用设计，实现特定应决方案要针对上述两种原因以及其它数据用的信息收集，对于不同类型的网络，安全实时性问题，给出有效并且可行的措施。设计所要达到的目标也会有所差异。从总体2.2.4数据完整性角度分析，无线传感器网络需要实现以下目汇聚点在接收到一个数据包的时候，应标[3~5]，才能正常运行，实现用户和物理环

8、该进行确认，以保证这个数据包在传输过程境的交互。如图1所示：中没有被攻击者篡改、替换。完备的安全解决方案在完