無線傳感器網絡安全的關鍵技術

王天生 胡筱娥

[摘 要] 由于社會的發(fā)展，科學技術的進步，無線傳感器網絡技術開始被越來越普遍地應用在人們的日常生活中，可是因受到各種因素的制約，無線傳感器網絡的研究環(huán)節(jié)依然面臨著諸多有待進一步解決的問題。其中，最為重要的一項問題就是無線傳感器網絡的安全，這一問題對不同領域的應用都相應地造成了一定的制約。文章主要對無線傳感器網絡理念與特征、無線傳感器網絡應用范圍等情況展開了詳細的敘述，并從圍繞無線傳感器網絡安全造成影響的幾大因素入手，進一步探究了無線傳感器網絡安全的關鍵技術。

[關鍵詞] 無線傳感器；網絡安全；關鍵技術

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 11. 050

[中圖分類號] TP311 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）11- 0114- 02

0 前 言

自從步入到21世紀，無線傳感器網絡就開始變成了無線通訊跟計算機網絡結合在一起進行探究的重中之重。由于網絡科技與無線通訊技術的迅猛發(fā)展，無線傳感器網絡在處理與獲取海、陸空一體化信息上的優(yōu)勢開始變得越來越明顯，特別是其微處理能力。無線傳感器網絡是無線通訊技術跟網絡技術的一項重大延伸，它的研究領域廣泛且深入。所以，無線傳感器網絡自身的安全性開始變成了人們探究跟關心的首要問題。

1 無線傳感器網絡的理念與特征

1.1 無線傳感器網絡的理念

無線傳感器網絡是一項通過無線通信技術把數以萬計的傳感器節(jié)點以自由式進行組織與結合進而形成的網絡形式。構成傳感器節(jié)點的單元分別為：數據采集單元、數據傳輸單元、數據處理單元以及能量供應單元。其中數據采集單元通常都是采集監(jiān)測區(qū)域內的信息并加以轉換，比如光強度跟大氣壓力與濕度等；數據傳輸單元則主要以無限通信和交流信息以及發(fā)送接收那些采集進來的數據信息為主；數據處理單元通常處理的是全部節(jié)點的路由協(xié)議和管理任務以及定位裝置等；能量供應單元為縮減傳感器節(jié)點占據的面積，會選擇微型電池的構成形式。無線傳感器網絡當中的節(jié)點分為兩種，一個是匯聚節(jié)點，一個是傳感器節(jié)點。匯聚節(jié)點主要指的是網關能夠在傳感器節(jié)點當中將錯誤的報告數據剔除，并與相關的報告相結合將數據加以融合，對發(fā)生的事件進行判斷。匯聚節(jié)點與用戶節(jié)點連接可借助廣域網絡或者衛(wèi)星直接通信，并對收集到的數據進行處理。具體結構如圖1所示。

1.2 無線傳感器網絡的特征

跟傳統(tǒng)式網絡相比，無線傳感器網絡具備的特征有：首先是組織性，無線傳感器網絡不用借助于基礎性的網絡設施，可自行構成一個通訊系統(tǒng)；其次是拓撲結構頻繁變動，傳感器的節(jié)點極其易被許多因素所左右，比如地形的制約、節(jié)點無線信道的擾亂以及節(jié)點的有效性等等，促使無線傳感器網絡的拓撲結構頻繁的發(fā)生變動；第三就是無線通訊路由器具備多跳性，因為無線傳感器節(jié)點發(fā)送跟接收的范圍與功率的束縛，需要憑借中間節(jié)點進行轉發(fā)；第四就是無線通信寬帶的有限性，跟傳統(tǒng)有線網絡比較來看，因為具有很高的部署密度，極強的共享性，使得無線信道具備較低的寬帶；第五就是無線網絡在安全性上有待加強，無線傳感器網絡大部分都是多跳型通訊，通常都分布與缺乏安全保護的區(qū)域中，很容易便會遭受到破壞與擾亂，具備較差的安全性能。

2 分析存在于無線傳感器網絡內的安全風險

就無線傳感器網絡來說，它會因VPN、硬件防火墻等很多種因素的影響使得入侵者破解密碼并取得網絡權限，這樣一來便會為無線傳感器網絡安全造成很大的風險，所以為有效規(guī)避由于黑客和病毒等因素而對無線傳感器網絡安全造成的一系列影響，在傳輸無線傳感器網絡的過程中，我們要對安全問題選擇行之有效的安全控制技術，防止由于黑客跟病毒等影響其安全，例如發(fā)生網絡支付密鑰被盜和微博賬號被盜等事件的發(fā)生。無線傳感器網絡一般情況下都會選擇同步機制展開通信，同步破壞攻擊過程中，攻擊者以接二連三偽造虛假消息的形式發(fā)送通信連接的節(jié)點，會引發(fā)兩個節(jié)點不間斷地進行同步恢復協(xié)議。在無線傳感器網絡當中，將病毒依附在電子郵件內發(fā)送到計算機中，會導致系統(tǒng)癱瘓。泛洪攻擊，主要是大量的對報文進行攻擊，使得無線傳感器網絡的整體性能開始降低，無法正常進行通信。計算機信息系統(tǒng)完整性遭到損壞，濫用網絡，會造成一系列安全危害。

3 分析無線傳感器網絡安全的關鍵技術

無線傳感器網絡安全的關鍵技術主要包括有混沌加密技術跟密鑰管理以及防火墻技術等。

3.1 混沌加密技術

密碼學屬于跨學科的一門科目，其探究的主要是通過一些手段與方式把真正有用的信息給隱藏起來，只有通過授權人的授權方可正確解讀信息中的內容，把信息轉變?yōu)闊o法讀取形式的這項技術即為加密技術。無線傳感器當中諸多的混沌加密技術里，最具代表性的一項技術就是對稱密鑰體制技術，也是一項密碼算法，其耗能較低，相對來說計算起來并不是十分煩瑣。在判斷無線傳感器網絡利用的密碼技術是不是最恰當的標準通常有以下幾個方面：數據占用的長度跟處理花費的時間、消耗能量的大小、密碼算法代碼所需的長度。這當中密碼算法包括有高級加密算法跟對稱加密算法等等。混沌密碼技術整體來說屬于較為復雜的一項技術，它遵守了動力學的機制跟混亂與擴散的基本原則。

3.2 量子密鑰管理

選擇量子密鑰管理這項技術主要是由于將量子密鑰技術應用在無線傳感器網絡安全管理內，利于提升密鑰分配的速度，并縮減量子密鑰初始密鑰的長度，確保傳輸的安全性。在具體的量子密鑰安全技術當中，它屬于針對性強的密碼本安全保密工作，在保證通信系統(tǒng)足夠安全的同時，還會將安全服務工作向客戶進行推送，竊聽者得到的信息并不是十分正確的，這項技術能夠有效保障無線傳感器網絡的安全。此外，在實際網絡信息傳輸過程中，通過量子密鑰技術，還可有效預防無線傳感器網絡的密鑰被盜聽，具有安全性。在無線傳感器網絡中，可以針對性的確保通信系統(tǒng)的安全，也可為客戶創(chuàng)造更加安全的服務，繼而提升無線傳感器網絡安全管理當中密鑰的分配速度，盡可能地縮短初始密鑰的長度，促使信息傳輸的更加安全。其中，通過量子通道內量子初始密鑰驗證可幫助不斷改進該項技術，所以說該技術具有很高的安全性。在傳輸過程中，即使信息協(xié)調被暴露，也并不會對整體量子密鑰安全造成影響，可有效預防網絡密鑰被盜竊，防止網絡受到攻擊。

3.3 防火墻技術

在具體的應用當中，這項技術具備很強的AAA管理功能，把內部主機IP地址翻譯到外網中，使無線傳感器網絡共享Internet，還可促使外網隱藏到內網結構當中：可支持多種AAA協(xié)議對撥入ASA的各式各樣遠程來訪問VPN、登錄ASA管理會話中來認證AAA，并予以授權。在無線傳感器網絡當中，通過防火墻技術，能夠確保網絡不會遭受到蠕蟲、黑客、病毒和壞件等的攻擊，而且還含有無客戶端模式VPN，保障無線傳感器網絡客戶不用安裝VPN客戶端就可提供給他們網絡服務。在無線傳感器網絡的組成中，可將無線網絡跟核心網絡有效隔離開，通過防火墻將一個或者幾個無線網絡實行分開管理的方式，這樣一來即使成功地將無線客戶端破解了，也無法攻擊有線網絡。

4 結 語

總而言之，自步入到21世紀以后，由于科學技術的不斷進步跟發(fā)展，無線傳感器網絡自身的安全性問題開始變成了無線傳感器技術當中最為主要的一項問題。最近這些年，雖然無線傳感器網絡獲得了一定的研究成果，可是，因為受到其自身物理特性跟外界種種因素的制約和影響，在研究無線傳感器網絡上還面對著很大的挑戰(zhàn)，還有許多領域跟問題有待進一步去探索跟解決。

主要參考文獻

[1]廖怡迪，趙佳玉，楊茗.淺談無線傳感器網絡安全的關鍵技術[J].通訊世界，2016（10）：16.

[2]蔣溢. 無線傳感器網絡路由安全關鍵技術研究[D].成都：電子科技大學，2015.

[3]秦紹華. 無線傳感器網絡多信道通信技術的研究[D].濟南：山東大學，2014.