无线传感器网络的安全研究

刘庆俞 王琨 任威

摘 要：现如今整个社会已经进入了网络信息化时代，由于处于这个网络信息化时代，所以无线通信技术以及电子器件技术也得到了相当快速的发展。文章研究了无线传感器网络的安全。更多的低成本、低能耗以及多样功能的无线传感器，得到了越来越广泛的开发和应用，在未来的发展中，高性能、高效的无线传感器将会成为一种趋势。根据实际的情况分析研究发现，无线传感器网络的安全是绝大部分用户都比较重视的一个环节，并且在大多数的应用环境中对其安全能力都有着较高的要求。所以，制约无线传感器网络广泛应用的关键就在于其安全问题是否得到有效保障。

关键词：网络；无线传感器；安全

根据相关资料显示，无线传感器网络的发展，是伴随着信息产业的发展而来的，并且同时也是信息产业相结合的产物。从近些年的发展情况看来，无线通信技术和电子器件技术的快速崛起，成为无线传感器开发应用的前提条件。需要了解的是，无线网络传感器的组成要素主要包括传感器部件、数据整理部件以及通信组件等。正是这些组件共同形成了无线传感器网络，所以，必须要切实实现无线传感器网络的安全[1]。

1 无线传感器和无线传感器网络的概念

一般来说，无线传感器网络的运营是需要配置大规模的传感器的，这样可以十分有效地降低成本，分析无线传感器的本质可知，无线传感器非常容易受到资源受限问题的困扰，无线传感器的传感器节点通常情况下只有几十兆赫兹的处理能力，在存储空间上大约也只有十几千字节，并且宽带也非常的有限。另一方面，在无线传感器的运用过程中，在某些应用环境中，无线传感器节点根本不能展开较好的沉淀，而且传感器节点自身所具备的电能也是很有限制的，这样一来，能量资源也就成了传感器网络应用较为突出的限制因素。

无线传感器网络，其节点往往是被随意分布在被监测的区域之中，并且节点还以自组织形式构成了网络，这种形式会给无线传感器网络的安全运行带来一定程度上的影响。正是因为如此，无线传感器网络的这些特点将会对无线传感器网络的安全性能提出更高的要求，在这样的要求背景之下，势必会使得无线传感器网络的安全机制和安全协议较难应用到无线传感器网络之上，种种的限制因素，最终就导致了无线传感器网络的安全机制成了一个颇具难度的技术性工作，有关人士必须要切实展开分析研究，力求解决好无线传感器网络的安全问题[2]。

2 无线传感器网络的安全机制以及网络协议栈问题

根据相关资料的研究发现，无线网络传感器的网络协议栈一般是由物理层、链路层、网络层、传输层以及应用层组成的。这些组成要素在无线网络传感器网络运行过程中，各自具有各自的安全性能。物理层的作用主要就是保障各种数据的传输、加密工作。链路层主要针对的是无线网络传感器网络通信资源的分配以及网络基础结构的构建问题。网络层当中一般应用路由协议，并且在无线传感器网络当中，路由协议的种类是很多的。但是在路由协议运行过程中，绝大多数的路由协议并没有切实考虑到相应的安全需求，这样一来，这些路由协议也就在很大概率上容易受到攻击，进而整个无线传感器的网络难免会出现较多的崩溃问题。无线网络的构成在很大程度上，都是将路由技术作为其关键技术的，因此，路由技术的安全性应当得到相应的重视，毫不夸张地说，路由协议的安全性能或多或少地影响着整个无线传感器网络的安全问题[3]。

针对数据传输层来说，目前情况下，无线传感器网络在大多数的应用过程中，并没有产生较大的影响，这就说明了这个部分的重视程度不及其他部位。除了路由协议需要加大重视以外，应用层的安全问题也应当加大重视，应用层为无线传感器网络的各种实际应用提供了前提条件，所以其受到的安全问题也是多种多样的。在这个部分，密钥管理以及安全组播是整个无线传感器网络安全机制的重要基础性条件，因此，相关人士必须要对其展开详细的分析。

3 无线传感器网络安全研究的技术特点

3.1 大规模

有关行业人士应当清楚明白的是，在无线传感器网络的大规模技术特性当中，这个大规模往往包含着传感器节点数量大和分布范围较为广泛的特点。无线传感器网络技术中的傳感器节点，在整体上显得较为密集，而且数量相当巨大，这个数量很可能包括几百甚至几千的，又或者是更多的情况。另一个层面，无线传感器网络的分布，是可以在广泛的地理区域展开分布的，并且整个节点的数量和用户数量进行比较可知，无线网络传感器节点的数量基本与用户数量持平，也呈现着较大的规模性。因为无线传感器网络技术的大规模特点，从而使得无线传感器网络的相关维护工作较难得到有效的开展，具有一定的困难性，更为严重的是，某些时候还不能展开相应的维护工作。总之，因为无线传感器网络具有大规模的特性，这样也就决定了无线传感器网络安全技术当中的软硬件必须要具有较高的容错性。值得注意的是，无线传感器网络技术大规模的特性，使得无线传感器在空间上具有开放性，这种开放性所带来的问题是，很多网络安全攻击者较容易对有关信息内容展开损坏盗取，这样也就使得无线传感器网络的安全受到了极大的威胁，相关人员必须要对此加大研究力度，力求科学地处理这个问题。

3.2 实际应用

无线传感器网络安全技术的实际应用具有很多较为鲜明的特点。无线传感器网络完全技术具有较强的动态性特点，网络中的拓扑结构很有可能会因为无线传感器的相应节点而发生失效等改变，这种不稳定性的动态性特点将会使得路由和密钥管理变得较为困难。所以，有关行业人士在处理这种问题的时候，首先在设置上就应当要求无线传感器网络能够切实地实现这种变化，进而使得无线传感器网络能够具备一定的可重构性以及自我调整性。

无线传感器网络安全技术的自组织网络以及感知数据流量巨大的技术特点，首先对自组织网络技术进行分析，通常来说，单个传感器节点的通信能力是很有限的，因此，无线传感器网络的安全性能也应当通过自组织网络进行调节，其主要的方式是通过多跳中继的方式，这样一来才能将感知信息传送给用户，无线传感器网络的安全性才能得到一定程度上的保障。因为无线传感器网络技术具有这样的动态性特征，因此，无线传感器网络的自组织性必须要适应网络拓扑结构的动态变化。

其次便是感知数据流巨大的问题。无线传感器网络当中的各个传感器节点都往往产生着较大的流式数据，这种流式数据还具有一定的实时性。各个传感器的节点往往具有一定的有限计算资源，从而当面临着巨大的实时数据流时，这种问题往往较为难以得到处理。这也就从侧面上要求了无线传感器网络安全技术，应当具有强有力的分布式数据管理、挖掘的方式。

3.3 加密特点

无线传感器网络安全技术是具有一定的机密特性的，因此也就决定着无线传感器网络安全技术具有一定的加密特性。加密对于无线传感器网络安全来说是相当重要的，并且其是一种最为基本的安全机制，通过相应的加密密钥将传感器节点间的通信消息转化成相应的密文，之后再对密文进行一定的识别。在加密技术当中，有一种被称为“对称密钥密码算法”的技术，它主要包含着具有密钥相同算法的加密密钥和解密密钥，而“不对称加密密钥”的相应内容与此相反。

在对称密钥密码系统当中，要求保密通信双方事先就应有一个共享的密钥，因此这个密钥被称之为单钥密码系统。单钥密码系统这种算法也被分成了分组密码算法和流密码算法两种算法方式。但是在不对称密钥密码系统当中，每个用户仅仅拥有两种密钥，具体来说就是公开密钥和秘密密钥，公开密钥可以对所有人进行公开，而秘密密钥则只是用户自身可以知晓，这样的分类，对于无线传感器网络安全的性能保护，是较为周全的。

3.4 身份认证技术

身份认证技术的特点主要作用是，通过了解通信双方拥有什么以及知道什么来确定通信的双方是否合法，这就从侧面上保证了无线传感器的安全性能。身份认证技术当中的密码技术，一直都是起着至关重要的作用的。根据相关研究发现，如果所用密码的体制是不同的，主要分为两种类型，这两种类型主要是对称密钥技术的身份认证以及源于公开密钥的身份认证，这两种身份认证都会在绝大多数情况下，切实维护好无线传感器网络的安全。

4 结语

文章从无线传感器网络安全的整体上着手分析，之后再对相关的安全机制以及网络协议展开讨论，最后着重分析了无线传感器网络安全的技术特点，这些都是为了能够有效保障无线传感器网络安全而进行分析的。总而言之，有关行业人士必须要对此展开科学的研究讨论，从而真正有效带动无线传感器网络的安全发展。