无线传感器网络中安全数据汇集方法的设计

刘宁 张璐

摘 要：无线传感器网络容易遭受恶意节点的攻击，以此为基础对其提出一种新型安全数据收集方法具有重要意义。安全数据汇集方法利用秘密共享的算法，由体制机制为网络中安全数据汇集提供解决方案。因此，本文对无线传感器网络中安全数据汇集方法及重要性进行研究，并在此基础上研究了创新发展的路径。同时重点阐述相关理论以及理论在实践中的适宜性，用“點带面”的手段来进行综合运用分析得出结论，并运用结论和手段进行“干预”，为下一步优化分析工具提供有力的支撑。

关键词：无线传感器；网络安全；数据；设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.121

0 引言

无线传感器网络具有无人值守、易被攻击等特点，非法用户可以采用技术手段，恶意拦截和获取网络中的节点信息，进行盗取或篡改、破坏数据信息。这些节点，也时常变为网络数据收集的黑洞。因此，如何有效处理和提高传感器节点网络安全性，降低数据被恶意节点进行拦截的概率。成为当前课题研究的重要方向之一。

1 无线传感器网络模型及其概述

无线传感器网络，通常由传感器节点、汇聚节点这两个节点所构成，在该模型中每个传感器的节点都是独立运行状态，也都具有独立供电单元，同时具备有线、无线的电子通讯功能。此外，汇聚节点是同时具备计算功能和存储功能的数据收集中心，可以实现定期从传感器节点来进行收集数据。 在不影响设备的运行的前提下，进行保护性和维护性的监测，主要是通过相关的参数，进行监测来了解网络设备运行情况，即在某些故障敏感环节进行设置专门的监测器，以发现相应的缺陷来进行预防性保护。

2 基于反馈的安全数据汇集方法

无线传感器网络中的数据汇集，是将数据包从源节点通过中继节点不断转达汇聚节点的一个完整处理过程，这个过程的优点：一是能够适时检测输出缺陷，预防事故的发生的几率，提高无线传感器网络运行的安全性和可靠性；二是可以大幅度地提高汇集的针对性和有效性；三是及时掌握和把握无线传感器网络内部的潜在性的缺陷以及掌握缺陷的发展情况。

2.1 基于反馈的安全路径构造

无线传感器网络中的数据汇集，即是包含了一个前端和一个后台的控制中心组成的系统。一是站前设备汇集分析系统，主要是前端的传感器和控制器。系统控制采取的是系统总控，来控制每一个节点的传感器。该算法主要是采用了“跟踪-反馈”机制进行安全的数据收集，如果一个数据包从源节点到达汇聚节点，那么后续的数据传输也是安全的，从而给出安全数据收集算法。安全路径架构，如图1所示：

2.2 数据收集和智能分析

无线传感器网络现场运行管理人员，通过管理信息系统可以实时在线监测网络动态信息，从而实现过程的信息化、可视化。系统可自动生成多种信息统计图形和报表，从而更客观的进行数据信息的反馈。同时，系统具有强大的历史数据追溯和分析功能，通过动态的曲线和数据，可以更加直观反映路径的科学性和合理性。但是，安全路径的安全性需要根据数据收集的服务质量来决定，尽可能将恶意节点排除在路由之外，从而提高数据收集的科学性与可靠性。

3 模拟实验与结果分析

为进一步的验证和分析所提出的方法，初步设计了一个模拟实验，实验主要采用的评价指标是数据包被拦截率，即被恶意节点拦截的数据包量和源节点发送的数据包总数的比率。实验首先对单一源节点进行分析，对于每一组确定的恶意节点，针对源节点执行一定数量的数据收集操作，同时，计算源节点平均数据包被拦截率。当恶意节点数量增多的时候，数据包被拦截率也呈现上升趋势。本文针对上述安全数据汇集方法进行模拟实验测试，得出该方法对恶意节点拦截具有显著效果，可有效提高无线传感器网络的安全性和可靠性。

4 结论

综上所述，本文采用了“跟踪-反馈”机制，充分利用了无线传感器网络的路由功能，这种方法的优点在于安全路径的构造是数据收集的“副产品”，本身不会对网络性能产生影响，为后续的数据收集提供了安全的路由路径，具有较好的安全性和可靠性，具有推广价值。

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作者简介：刘宁（1990-），男，山东莱芜人，硕士研究生，研究方向：计算机网络与通信。