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無線傳感器網(wǎng)絡的研究與發(fā)展
唐啟濤 2009/2/22
摘要: 隨著傳感器、計算機和通信技術(shù)的發(fā)展，集成了這三種技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡得到了廣泛的應用。文中簡單地介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的概念、特點、安全需求及其應用過程中可能遇到的攻擊方式和相應的抵御方法，并著重從設計傳感器網(wǎng)絡的基本原則出發(fā)，分析了無線傳感器網(wǎng)絡未來研究的主要方向。
關鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡 傳感器節(jié)點 安全路由
The Situation and Development of Wireless Sensor Network
tangqitao
Dept. of Computer Science & Technology, Nanhua University, Hunan,421001
Abstract: With the development of sensor ,computer and communication technique , WSN has supplied application in many fields .This paper introduces the concept , characteristics of WSN and what safety is needed .Furthermore,it point out the attack way and corresponding resisting way in application.Based on the basic des ignment principles of the WSN,the end of paper discuss the future research dire ctions of wireless sensor networks.
Keywords: wireless sensor networks,sensor node ,security routing
1 簡介
近年來隨著傳感器、計算機、無線通信、微機電等技術(shù)的發(fā)展和相互融合，產(chǎn)生了無線傳感器網(wǎng)絡(WSN, wireless sensor networks),它是一種新型的信息獲取和處理技術(shù)。無線傳感網(wǎng)絡綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù),能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,并對這些信息進行處理,獲得詳盡而準確的信息,傳送到需要這些信息的用戶。無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(sensor node、匯聚節(jié)點(sink node)和管理節(jié)點。傳感器節(jié)點監(jiān)測的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點逐跳地進行傳輸, 經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達管理節(jié)點，用戶通過管理節(jié)點對傳感器網(wǎng)絡進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。
WSN從硬件上看,WSN節(jié)點主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元以及
小型電池單元組成,具有低成本、低功耗、多功能等特點;從軟件上看,它借助于節(jié)點中內(nèi)置傳感器有效探測所處區(qū)域的溫度、濕度、光強度、壓力等環(huán)境參數(shù)以及待測對象的電壓、電流等物理參數(shù),并通過無線網(wǎng)絡將探測信息傳送到數(shù)據(jù)匯聚中心進行處理、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。它采用點對點或點對多點的無線連接,節(jié)點具有自檢功能。
2 無線傳感器網(wǎng)絡特點
WSN的組網(wǎng)方式具備有以下的特點：WSN的節(jié)點位置相對固定，網(wǎng)絡拓撲會因節(jié)點能量耗盡而發(fā)生變化；傳感器有限的電池功率和有限的通信帶寬；傳感器節(jié)點間更多的是一種協(xié)作而非競爭的關系；不同節(jié)點采集的數(shù)據(jù)間具有一定相關性，需要進行數(shù)據(jù)會聚，以降低通信負荷；WSN中的應用多為多對一的情形；能量有限成為傳感器網(wǎng)絡應用的一個瓶頸。
3 安全性需求
3.1 魯棒性
傳感器網(wǎng)絡一般配置在惡習劣環(huán)境、無人區(qū)域或敵方陣地中，環(huán)境條件、現(xiàn)實威脅和當前任務具有很大的不確定性，這要求要設計能夠抵抗節(jié)點故障的機制。一種方法是部署大量節(jié)點，使少數(shù)節(jié)點出現(xiàn)故障不會引起整個網(wǎng)絡故障。網(wǎng)絡協(xié)議應該有能力識別發(fā)生故障的相鄰節(jié)點，并根據(jù)更新的拓撲進行調(diào)節(jié)。同時，內(nèi)部攻擊具有彈性，能衰減被盜用節(jié)點，當一部分節(jié)點被盜用后，性能只是緩慢衰減。
3.2 數(shù)據(jù)認證
信息認證對無線傳感器網(wǎng)絡的許多應用都非常重要。由于敵手能夠很容易地侵入信息,所以接收方需要確定數(shù)據(jù)的正確來源。數(shù)據(jù)認證可以分為兩種情況,即兩部分單一通信和廣播通信。兩部分單一通信是指一個發(fā)送者和一個接收者通信,其數(shù)據(jù)認證使用的是完全對稱機制,即（未完，下一頁）
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