尖刀网安: 无线传感器网络安全研究进展

　　微电子技术、计算技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能，在此背景下，无线传感器网络成了近年来的一个研究热点．在用于安全监控的WSN中，无线传感器节点任意部署在被监控区域内．普通网络节点以自组织形式构成网络，通过多跳中继方式将监控数据传到汇聚节点，最终借助临时建立的链路通过卫星或互连网将整个区域内的数据传送到远程中心进行集中处理，如图1所示．自身的特点决定了其安全问题将有别于传统网络，其不可靠的无线通信信道又使得安全防范变得更加困难，而且WSN节点还必须能够检测、鉴别不可信节点和入侵者来保护自身安全，抵御各种类型的攻击，以保持整个系统的安全性和完整性．所有这些都要求WSN具有更高、更强的安全机制，网络安全技术历来是网络技术的重要组成部分，网络技术的发展史已经充分证明了这样一个事实：没有足够安全保证的网络是没有前途的．
    作为一种起源于军事领域的新型网络技术，其安全性问题显得更加重要，由于和传统网络之间存在较大差别，WSN的安全问题就具有一些新的特点．的安全功能难以充分保证网络安全，这是因为它们自组织、间断连接、无线通信和资源限制．易受到不同安全威胁：内部的、外部的、恶意的．信息或资源可能被摧毁，信息可能被修改、窃听、删除、丢失或泄露，服务可能被阻断，甚至环境也可能使其不安全或脆弱．所以WSN的安全核心是必须提供自保护、可靠性、一次性、保密性、真实性和完整性．文献[1]从无线Ad Hoe网络各层综述了网络安全问题，而本文的主要贡献在于：首先分析了对安全的需求以及影响WSN安全问题的主要自身特点；接着详细总结了目前WSN安全问题研究的最主要方面：密钥管理、身份认证和数据加密方法、安全路由与安全聚集、安全协议、入侵检测；然后总结了WSN安全面I临的主要威胁；最后详细分析并提出了尚待解决的若干关键安全技术问题具有和应用密切相关的特点，不同的应用有不同的安全需求，WSN的安全需求是设计有效安全架构的根本依据，安全需求包括通信安全需求和信息安全需求，通信安全是面向网络基础设施的安全性，是保证WSN数据采集、融合、传输等基本功能的正常进行．信息安全是指WSN中前传信息的真实性、完整性和保密性，是面向用户应用的安全．
    通信安全需求：在不确定的非可信环境下，系统必须保证数据中继前传的安全性；必须具备鉴别伪装成可信节点，实际上为有害节点的能力；必须保证前传数据的机密性；必须保证前传数据的完整性(不被有害节点篡改)．基于这些安全需求，具体地说，WSN的安全要具备以下几点：①节点安全；②抵御入侵；③反击入侵．信息安全需求：信息安全就是要保证WSN中信息中继前传的安全性．即保证中继前传信息不被非法窃听；保证用户收到的信息来自可信节点而非有害节点；保证数据在中继前传中没有被篡改等．影响安全的WSN自身主要特点包含：①无中心组织架构和分布式特征；②无线信道特征；③节点的多跳和自组织移动特征；④有限的节点能量、存储与计算能力特征；⑤时延特征．另一方面，WSN是典型的分布式网络，具备自组网能力，能适应网络拓扑的动态变化，再加上网络中节点数目众多，网络本身具有较强的可靠性和鲁棒性，所以WSN整体对抗网络攻击的能力较强，且是一种智能系统，有能力直接发现入侵者．密钥管理、身份认证和数据加密的各种安全目标的实现依赖于密码技术，其中密钥管理技术是无线传感器安全管理技术的关键，涉及网络的多个层面，认证和加密都离不开密钥的管理．目前，针对WSN的密钥管理技术可以分为预共和随机密钥预分配算法．它们都建立在对称密码技术之上，安全性较低、适用的网络规模较小、可扩展性较弱和缺乏节点身份认证等．

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