增强安全性的IEEE802.15.4协议研究

IEEE 802.15.4标准因其低速率、低成本、低功耗、高质量,被认为是无线传感器网络和无线个人域网络的理想实现技术。简要介绍了无线传感器网络及其主要特点和问题,及无线传感器网络的安全需求。提出了增强安全性的IEEE802.15.4协议SE-IEEE802.15.4研究,其中使用公钥加密算法ECC来实现IEEE802.15.4协议的数字签名。最后采用NS-2平台对其进行仿真,并进行了性能和安全性的分析。     

IEEE802.15.4e 标准的安全多跳时间同步协议设计

IEEE802.15.4e是工业物联网中最新的MAC层标准,其采用时间同步技术实现高可靠、低功耗的无线网络。由于时间同步机制是工业无线网络中的核心支撑技术,因此其往往成为攻击者的首选攻击目标。针对IEEE802.15.4e标准的多跳时间同步协议存在安全性不足的问题,提出了一个多跳时间同步安全策略 SMTSF。SMTSF 安全策略主要采用基于异常的入侵检测算法、基于信任模型的多路径时间同步方法和加密与认证等关键技术,有效保障了节点之间安全地进行多跳时间同步。在基于入侵检测的算法中,边界路由器对节点的 Rank 值进行规则验证,可以有效检测出时间同步树攻击;同时设计了轻量级防火墙来抵御来自互联网的恶意主机攻击。在基于信任模型的多路径时间同步方法中,通过建立节点之间的信任模型来保障网络中节点可以找到一条安全多跳同步路径。仿真结果表明,SMTSF 能有效检测时间同步树攻击并抵御捕获攻击。     

IEEE 802.15.4协议在GAINS-Z节点上的移植

本文基于CHIPCON公司提供的基于IEEE 802.15.4的MAC层和PHY层代码对中国科学院（宁波所）研发的GAINS-Z节点硬件进行了软件移植。并组建一星型拓扑无线传感器网络，实现网络协调器（PAN Coordinator）和设备节点（Device）之间的数据传输，验证了移植的正确性。     

基于IEEE802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈

基于IPv6overIEEE802.15.4的无线传感器网络是目前研究的一个热点。其中,设计适合传感器节点的嵌入式IPv6协议栈是一个关键。本文在分析了IEEE802.15.4和无线传感器网络的特点后,针对这些特点提出一种嵌入式IPv6协议栈的设计方案;并在本文的最后,总结了设计时要考虑的关键因素。     

IEEE802.15.4的CC2530无线数据收发设计

基于TI公司的CC2530实现了IEEE 802.15.4(ZigBee)的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)协议;在分析CSMA-CA算法的基础上,重点讨论了片内集成的命令选通/CSMA-CA处理器的工作机制,同时组建了一个小型星状网络.测试结果表明,在节点通信范围内,节点收发的...     

IEEE 802.15.4中信道利用率的分析与改进

在分析IEEE 802.15.4网络中为时延敏感应用提供的保护时隙(GTS)分配策略后,指出GTS分配中信道利用率低等不足。为此,对IEEE 802.15.4中的GTS进行改进。将GTS时隙再次划分为微时隙,与标准GTS申请命令不同,节点无须指定所需的GTS长度,而是提供需要发送的数据数量和数据长度,通过协调节点来决定所分配的GTS长度。仿真实验结果表明,改进后协议能提高信道利用率和网络吞吐量。     

基于IEEE802.15.4的GTS调度算法优化

针对实时无线传感器网络(WSNs)系统对时延敏感的特点,对目前典型的IEEE802.15.4标准中保障时隙(GTS)调度算法进行了改进,提出一种基于时延优先级的GTS分配算法.根据网络微积分原理评估时延约束条件及GTS分配数目,按照优先级顺序响应GTS请求,并动态调整GTS中的时隙数量,确保实时传输和带宽利用率.通过在...     

一种基于IEEE802.15.4无线智能化传感器网络实现探讨

介绍了IEEE802.15.4协议的特点、构件及体系结构、发展前景,分析了IEEE1451智能传感器模型,提出了一种基于IEEE802.15.4协议的无线智能传感器网络结构设计,并探讨了其实现。     

基于IEEE802.15.4a的工业无线网络嗅探器

针对基于IEEE802.15.4a的工业无线传感器监控网络嗅探器的研究和实现,从分析嗅探器原理,介绍了IEEE802.15.4a协议,详细描述了嗅探器的系统结构及设计中对数据包的捕获和过滤过程。给出了针对4种不同过滤设置条件所对应的类定义,可根据用户要求对指定类型、特定站点或设定时间段及包含热点关键字的数据进行捕获过滤,动态显示网络的实时状况。经过试验,本嗅探器完全达到了设计要求,实现了对无线传感器网络的主动侦听监控。     

基于IEEE 802.15.4协议的物联网节点通信编程

在基于物联网的高校后勤数字化建设项目中,对点到点节点的无线数据传输进行了设计。设计包括协议选取,硬件设计、软件设计、具体设计及最终的编程实现。完成了TinyOS系统中的程序编写,实现了项目建设中的点到点节点无线数据传输的设计要求。     

IEEE 802.15.4 MAC 的分析与性能评估

本文针对无线传感网络中如何提高网络的传输性能的问题,提出了对不同的网络拓扑结构采用不同的传输方式。在分析了网络中两种不同的网络结构:"树形"结构及"网形"结构的基础上,运用NS2网络仿真软件,重点分析了在信标使能和非信标使能两种不同的传输方式下,通过改变发包速率来仿真两种不同网络结构中的分组投递率(丢包率)、平均端到端延时和路由开销等网络性能参数。实验结果表明,对不同的网络拓扑结构,有针对性地采用不同的传输方式确实可以提高其传输性能。     

IEEE802．15．4的MAC协议实现

IEEE802.15.4协议是无线传感网中多采用的一种低速率、低功耗、低成本的无线通信协议.Imote2是Intel公司推出的高集成度的无线传感器平台.文中介绍了Imote2平台以及IEEE802.15.4协议,及网络驱动程序的体系结构,给出了实现IEEE802.15.4的MAC协议过程中的关键函数,还对MAC协议实现中的中断服务响应以及时钟等关键问题进行了描述.并分别对节点的工作性能及组网时节点的性能及损耗进行了测试,给出了系统的性能.结果显示,该种实现方法有效地保证了系统的性能并且可以达到无线传感网组网需求.     

工业环境IEEE802.15.4链路的多频道可靠性分析与建模

无线传感器网络协议设计依赖于网络环境中的链路特征.在实际环境中,链路易受外界环境的影响而产生剧烈的变化.但是,目前只有少量的链路模型涉及多频道传输可靠性及其时间变化特征.以丢包率描述链路的可靠性,针对链路可靠性在频道和时间上的变化特征,提出了统计建模的方法,引入丢包率(PDR)和丢包序列(PDS)定量刻画出了链路可靠性与频道、时间的关系.通过在钢铁厂车间、学校实验工厂对2.4GHz的IEEE802.15.4模块进行测试及统计分析,发现数据丢包率服从logistic或log-logistic分布;在一个确定丢包率下,两次数据丢包之间的间隔服从lognormal分布.在此基础上,通过分析干扰链路可靠性的原因,提出了一种工业无线传感器网络链路可靠性模型,并基于此模型对IEEE802.15.4e的两种提案进行了评估和分析.     

增强安全性的IEEE802.15.4协议研究

IEEE 802．15．4标准因其低速率、低成本、低功耗、高质量，被认为是无线传感器网络和无线个人域网络的理想实现技术。简要介绍了无线传感器网络及其主要特点和问题，及无线传感器网络的安全需求。提出了增强安全性的IEEE802．15．4协议SE-IEEE802．15．4研究，其中使用公钥加密算法ECC来实现IEEE802．15．4协议的数字签名。最后采用NS-2平台对其进行仿真，并进行了性能和安全性的分析。     

IEEE802．15．4MAC协议分析与仿真评估

分析论述IEEE802．15．4MAC层协议，运用ns2仿真软件详细分析对等网、星型网及簇树网的网络性能，重点分析节点的能量损耗问题．并对簇树网中节点的平均剩余能量分布加以详细分析。     

基于802.15.4的低速率拒绝休眠攻击及其防御机制研究

拒绝休眠攻击是一类致力于快速耗尽节点能量的特殊拒绝服务攻击,无线传感器网络如何防御恶意节点的低速率拒绝服务攻击,保障节点正常生命周期是一个重要的问题.IEEE 802.15.4作为目前无线传感器网络较常使用的一种MAC协议,存在着信标广播漏洞.本文首次提出了一种针对该漏洞的拒绝休眠攻击方法及其防御机制,并通过仿真实验验证了攻击的危害性和防御机制的有效性.     

IEEE 802.15.4协议在矿井无线传感器网络中的改进应用

综合分析了无线传感器网络在煤矿井下的研究发展现状,对无线传感器网络在井下应用的关键问题作了探讨.搭建了无线传感器网络性能分析平台,设计了3种典型的带状井下无线传感器网络仿真场景.仿真结果证明了改进的有效性与必要性.