探析无线传感器网络安全技术

王桂凤 张洁

摘要：在科技快速发展的今天，计算机已经逐渐走入了我们的生活中，它对我们已经不再是一个陌生的东西，为我们的生活、学习、工作带来了极大的帮助。而无线传感器在这种背景下应运而生，它的方便快捷的特征使人们的生活有了较大的转变，这种转变也逐渐成为了人们生活的依赖。无线传感器技术的运用十分的广泛，随着科技的进一步发展，其运用已经不再只局限于人们的生活方面，各项工作、教育甚至是国防中都运用的十分广泛，其重要性可想而知。因此，加强无线传感器网络技术的安全已经到了刻不容缓的地步。

关键词：无线传感器；网络安全；对策研究

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）09-1898-02

目前，无线传感器网络技术已经广泛运用到了人们的生活、工作和学习中，甚至在国防安全方面都有着较大的运用，其重要性就不言而喻了。因此加强无线传感器网络技术的安全是无线传感器网络技术进一步发展的重中之重，特别是在国防军事和科技研究方面，一旦无线传感器网络技术出现安全问题就会对国家和社会带来不可估量的损失。另一方面，无线传感器网络在安全方面的缺陷和外来人员利用无线传感器网络对信息的窃取等都是无线传感器网络技术发展的阻碍。该文就目前的无线传感器网络的安全进行分析，并提出相关的对策。

1 无线传感器网络安全的相关问题

无线传感器网络就是采用许多的小型传感器组成一个网络，便于无线通信。但是由于无线传感器网络本身在安全方面的不足，使得无线传感器网络存在许多的安全问题：

1.1自组织性以及节点组织的随机性

无线传感器网络在实际的运用中就可以发现，它是由大量的小型传感器自组成一个网络，它在整个网络体系的组成过程中并没有实际的组织规范制度，其带有强烈的自发性和随机性。因此，这个无线传感器网络体系在使用中稳定性就得不到保障，安全性更是存在着问题。另一方面，由于整个网络体系在设置时存在着随机性，各个布置的节点就不可能事先固定，也带有自发性，使得整个无线传感器网络体系的安全就得不到保障。

1.2 通信的不可靠性

无线传感器网络在通信通道上存在着大量的不稳定因素。在通过无线传感器网络通信的过程中，多跳路由使得通信信息大大的延迟，信息传递的时间长，而且在传递过程中的安全不能得到保证，很容易在传递过程中被拦截，如果是一些重要信息的传递，那就存在着很大的危害。

1.3 能量的有限性

在无线传感器网络体系中，传感器的使用需要较大的能耗，但是当这些传感器节点在整个网络体系中布置完成后，再想进行节点的替换，其难度就非常大了，而且在这个网络体系中有些无线设备是需要进行充电的，充电的不及时也会影响到整个网络体系的运用，因此开发出低能耗的无线网络设备对无线传感器网络技术的发展至关重要。

1.4 缺乏有效的安全机制

由整个无线传感器网络的建立就可以发现，无线传感器网络体系无论是传感器的节点布置，还是在网络组织安排上都存在着极大的随机性，使得其网络通信带有很大的局限性，这些缺点使现代成熟的网络安全技术不能够在这个网络体系中进行运用。而仅仅在物理方面对这个无线网络体系进行保护并没有实质性的效果，网络通信方面隐患较大，很容易受到其他方面的攻击。

2 破坏无线传感器安全性能的相关因素

目前，我国的无线传感器网络在防御和攻击的方式如下表：

表1 传感器网络攻防手段表

[网络层次＼&防御手段＼&攻击方法＼&物理层＼&模式转换、优先级信息、区域映射、宽频＼&拥塞攻击＼&节点隐藏或者伪装、破坏感知＼&物理破坏＼&网络层＼&冗余路径、探测机制＼&丢弃和贪婪破坏＼&出口过滤、认证、监测机制＼&方向误导攻击＼&加密和逐跳认证机制＼&汇聚节点攻击＼&认证、监测、荣誉机制＼&黑洞攻击＼&链路层＼&设置竞争门限＼&耗尽攻击＼&使用短帧略和非优先级策略＼&非公平竞争＼&纠错码＼&碰撞攻击＼&传输层＼&认证＼&同步破坏攻击＼&客户端谜题＼&泛洪攻击＼&]

该表中的无线传感器网络的攻防手段对无线网络影响较大，在无线传感器网络体系的攻击手段中，拥塞攻击和碰撞攻击两种手段的作用最大。其中，拥塞攻击手段就是无线网络的破坏方获得了破坏对象的网络通信频率后，应用同一频率的无线电波进行干扰无线网络通信，对这种攻击的防御方式就是将网络频率进行更换。碰撞攻击手段就是指网络通信发送通信信息包时，无线网络的破坏方同时发送另一个数据包，使得两个数据信息重叠在一起，获取的信息错乱不堪，影响到无线网络的正常通信，而对其的防御手段就是建立一个合适的监听系统，将外来的数据包进行消除，实现通信的正常进行。此外，还有泛洪攻击，它就是利用特殊的手段对无线传感器的节点进行攻击，耗尽攻击的节点，阻断一些用户的使用。这种网络攻击的解决方式就是采用谜题技术建立一个客户端，保障节点数据在有效的范围内传播使用，可以有效的消除泛洪攻击的影响。

3 无线传感器网络安全技术的对策研究

3.1 密码技术

在无线传感器网络通信的过程中，由于无线传感器的设备布置本身存在着一定的不足，使得现代发展成熟的网络安全技术不能够在其中进行使用，因此网络安全隐患较大，而密码技术可以有效减小这个安全隐患，对网络安全有着巨大的帮助。在采用密码技术进行保障无线网络信息安全过程中，可以增加密码中代码的长度和复杂度，以增强无线网络信息的保护力度，实现网络通信的安全性。在日常生活中，不对称秘钥和对称秘钥的运用最为广泛，其主要原因就是这种密码技术的保护力度较强，而且在设置上较为简便快捷。

3.2 安全数据融合

无线传感器网络中使用最多的还是数据，传感器节点在收到附近的数据信息后，然后将这些数据传输到汇聚节点，在对数据信息进行整合成为了有效的信息数据后，再将这些数据传输给用户。这种方式提高了数据的有效性，减少了数据在传输过程中的冗余，使得数据传输的负载较小，提高了传输效率，减少了设备的磨损，增加了整个无线网络的使用年限。但是无线网络的攻击对这些信息数据的传输仍是一个危害，因此加强了对数据融合的研究，安全数据融合的目的就是采用随机抽样和交互式证明机制，使得在节点汇聚的数据是真实可靠的，大大增加网络通信数据融合的安全性问题。

3.3 密钥管理技术

密钥管理技术就是在无线网络安全中使用密钥技术的管理，它将处理在其使用期间的一切问题，也是整个加密系统最为关键的一个部分，一旦管理的不到位，很容易造成通信信息的泄露，对无线传感器网络的使用者造成巨大的损失。截止到目前为止，这项密钥管理技术主要对对称密钥技术有效。密钥管理技术的分配模式是概率性和确定性，而密钥模式是预共享和非预共享两种方式

3.4 安全路由技术

在无线传感器网络的使用过程中，虽然各个小型传感器的布置较为随意，但是在布置后不可以随意更换，其网络节点处的设备充电也较为不便，节约能量消耗成为了一个问题。而这个过程中，为了实现节能消耗延长无线网络的使用年限，提出了各种路

由协议便于皆能减耗，但是却忽略了路由中的信息传输安全性问题，增加了在通信中路由受到攻击的可能性。当用户将消息发送出去后，很容易使得破坏方通过泛洪攻击的方式来截取发送的信息，使得网络通信出现障碍。在实际应用中，专业人士提出了多种路由协议，包括 SPINS 协议和多路径路由机制，但是都需要进行改进，最终会实现路由技术的安全性。

4 结束语

无线传感器网络技术具有极大的优越性，它方便快捷，对人们的使用尤其有利，因此其被广泛运用到人们的学习、工作和生活中，同时在国防科技中也有较大的使用。但是由于自身的一些特点，使得无线传感器网络的安全性一直令人担忧。我们要充分重视无线网络的安全性，对影响无线网络安全性的因素要采取强力的防御手段，保证无线传感器网络通信的安全。在对无线网络的安全问题的研究中发现，将密码技术、安全数据融合技术、密钥管理技术以及安全路由技术运用到无线网络中，充分提高其安全性。

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