传感器被越来越多地布置到实际的网络环境中,用于实现某些应用。无线传感器网络已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一,这是学习啦小编为大家整理的传感器网络技术论文,仅供参考!
无线传感器网络技术
【关键词】无线传感器网络应用
一、无线传感器网络的组成
一个完整的无线传感器网络的体系结构主要由传感器节点、汇聚节点、用户节点三部
分组成。大量传感器节点被放置在监测区域(云图包围部分),假定传感器节点A有监测数据要上报到用户节点,则通过自组织路由协议建立A,B,C,D之间的无线链路,D再通过与之连接的汇聚节点将数据经由卫星、互联网或移动通信网等传输网络送达用户节点。由于被监测区域往往不方便建立固定设施及有线链路,因此传感器节点之间的数据传输通常采取无线方式,而汇聚节点与用户节点之间的传输既可采用有线方式,也可采用无线方式。
在无线传感器网络中,传感器节点是整个网络的基础,它们担负着感知数据、处理数据、存储数据及传输数据的功能。
传感器节点主要由传感器、模数转换模块、计算模块、存储模块、通信模块、电源模块几部分组成,并在嵌人式软件系统的支持下完成传感器节点的各项功能。传感器负责各种监测数据的获取,将感知对象转变成电信号。模数转换模块将非数字监测信号转变成数字信号,方便后期处理。计算模块和存储模块主要处理传感器和模数转换送来的监测数据。通信模块将计算模块的处理结果通过无线方式传输到下一个节点。
二、无线传感网的热点研究问题
2.1安全问题
2.1.1安全路由
通常,在无线传感器网络中,大量的传感器节点密集分布在一个区域里,消息可能需要经过若干节点才能到达目的地,而且传感器网络具有动态性和多跳结构,要求每个节点都应具有路由功能。由于每个节点都是潜在的路由节点,因此更易受到攻击,使网络不安全。网络层路由协议为整个无线传感器网络提供了关键的路由服务,安全的路由算法会直接影响无线传感器网络的安全性和可用性。安全路由协议一般采用链路层加密和认证、多路径路由、身份认证、双向连接认证和认证广播等机制,有效提高网络抵御外部攻击的能力,增强路由的安全性。
2.1.2安全协议
在安全保障方面主要有密钥管理和安全组播两种方式。1)密钥管理:无线传感器网络有诸多限制,例如节点能力限制,使其只能使用对称密钥和Hash技术;电源能力限制,应使其在无限传感器网络中尽量减少通信,因为通信的耗电将大于计算的耗电;传感器网络还应考虑汇聚等减少数据冗余的问题。在部署节点前,将密钥预先配置在节点中,通常,预配置的密钥方案通过预存的秘密信息计算会话密钥,由于节点存储和能量的限制,预配置密钥管理方案必须考虑节省存储空间和减少通信开销。2)安全组播:无线传感器网络可能设置在敌对环境中,为了防止供给者向网络注入伪造信息,需要在无线传感器网络中实现基于源端认证的安全组播。
2.2能量问题
三、总结
本文总结了当前制约无线传感器网络实际应用的因素及目前的研究热点。无线传感网络最终将成为联系信息世界和客观物理实际的接口,从而人类可以通过传感器网络获得客观物理世界的信息并采取相应措施。
参考文献
[1]崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展.2005(1)
[2]任丰原,黄海宁,林闯.无线传感器网络[J].软件学报.2003(7)
无线传感器网络安全技术
关键词:无线传感器网络;安全技术;技术应用
1无线传感器网络概述
无线传感器网络是一种以大量的外部传感器作为末梢的分布传感网络,这些传感器可以以无线的方式进行外部通信。由于网络灵活性非常高,而且三次元涵盖面极广,所以被认为在军事上有很大的发展潜力,近些年来更进一步进行了大量的民用应用研究。但民间的技术力毕竟与军方有一定的差距,所以无线传感器网络在民用领域的应用推广面临了一系列的困难,安全技术问题正是其中一例。
2无线传感器网络在安全上的技术问题
2.1安全机制缺失问题
虽然无线传感器网络近些年的民用发展很快,但从总体水平来看仍远不及普通网络,在诸多方面都存在着一定的局限性,比如后文将要说明的节点能量、通信稳定性等。在这种情况下,很难系统性地构建完整的安全防护机制,因此目前的安全措施大多是分散的、阶段性的,只针对无线传感器网络中的个别节点,所以不仅漏洞很多,而且有效性也难以保障,安全隐患扩散的几率相当高。
2.2节点能量限制问题
无线传感器的网络节点通常具有小型化、广域化特征,所以一旦部署完毕,不仅难以更换,而且充电也很困难。可另一方面,无线网络设备中有相当一部分属于高能耗设备,对能量的需求量非常大,这样一来容量小、充电困难的网络节点很难满足长效的能量需求。这种能量限制不仅会阻碍无线传感器网络通讯功能的进一步发展,而且会对安全技术的应用造成一定的负面影响。因为目前常用的安全算法中,有相当一部分会消耗大量的能量,在节点能量的限制下,这些安全算法无法使用,需要研究新的节能型安全算法。
2.3节点组织随机问题
无线传感器网络的构成基础是大量成规模的传感器,这些传感器的布置往往存在很强的自发性,而不是根据系统化、规范化的章程制度加以布置,在这种情况下,节点组织在布置上的随机性无法避免。这种随机性令安全技术在应用上面临很大的困难,因为节点位置随机,所以无法进行先期预知,先期安全防护自然无法实现,导致了节点安全防护的滞后性。
2.4节点物理安全问题
2.5通信稳定低下问题
使用无线传感器网络实现的通信属于一种无线通信,所以本身就具有无线通信固有的诸多通信不稳定特征,比如无线信道不稳、节点并发冲突等。此外,这种特殊的网络还具有自身独有的一些通信稳定性问题,例如,由于该类网络中多条路由同时存在,所以延迟性很强,在传输信息时,个别信息被拦截或者泄漏的可能性很高,在这种情况下,网络通信的安全性与稳定性都受到很大的负面影响。
3无线传感器网络在安全上的技术措施
3.1通过密码技术保障网络安全
3.2通过安全路由保障网络安全
通常情况下,路由只追求效率和能耗两大指标,对安全防护方面的要求比较低,在普通网络中,路由安全问题相对较少,但无线传感器网络由于具有多路由延迟,所以路由安全风险非常高。为此,安全路由技术被作为一种网络安全保障措施引入,具体来说,就是应用多种安全路由协议对多路径下的路由风险进行防范或者危害限制。
3.3通过密钥管理保障网络安全
密钥管理是另一种网络安全保障技术,严格来说,这种安全技术是从属于密码技术的,是对密码技术中所创立的密钥采取的安全管理措施。需要注意的是,虽然普通网络已经有了较为完善的密钥管理技术,但是在网络拓扑严重不稳定的无线传感器网络中,这种传统技术的应用适性很低,所以目前使用的大多是针对无线传感器网络特征开发的特殊密钥管理技术,比如预共享密钥模型等。
3.4通过入侵检测保障网络安全
3.5通过数据融合保障网络安全
无线传感器网络中的数据大多是融合后使用的,但由于聚合数据中有可能存在虚假数据,所以最终融合值的安全性难以保障,在这种情况下我们需要安全融合措施。具体来说,一方面要借助上文所述的入侵检测技术分析和识别恶意节点,另一方面要订立安全评估用的数学框架,以对数据融合过程进行安全评价,规避恶意数据的干扰。