无线传感器网络安全问题分析与研究

本文首先介绍了无线传感器网络的安全需求,分析了它可能受到的攻击类型,然后,通过对现有多种传感器网络安全方案对比,分析了单一层次安全方案存在的局限性及对策,并指出采用跨层设计思想、综合考虑网络协议栈多个层次安全问题的安全方案设计将成为一个重要研究方向。     

传感器网络安全研究

传感器网络中节点有限的能源、计算能力、存储能力以及采用无线的通信方式,使得其面临着严重的安全问题。针对传感器网络不仅有更多的攻击方式,而且可以采用的防御手段也极为有限的问题,综述了目前对传感器网络攻击的方式,并总结了可用于传感器网络的防御措施。     

水下移动无线传感器网络研究综述

水下移动传感器网络是水下机器人与水下传感器网络的结合,解决了传统水下监控网络存在的无法自动实现节点投放与回收,容易存在监测盲区以及不能动态组网等问题,按照自下而上的体系结构,对水下移动传感器网络的研究内容及发展方向进行了归纳阐述,包括水下节点设计、节点互联和动态组网,即点、线、面的层次结构;着重分析了节点移动特性对水下传感器网络的影响及相应的解决方法.虽然水下移动传感器网络的研究面临很多挑战,但它必将具有广阔的应用前景.     

水下无线通信网络安全关键技术研究

在海洋资源探索开发过程中,具有良好可靠性和安全性的水下无线通信网络发挥着重要作用,不仅能及时捕捉资源信息,还能对水域情况进行有效监视。但受使用环境等因素的影响,导致其更易受到攻击,安全性较差,尤其是目前很多水下通信研究都将重点放在了延长使用期限和节约能耗等方面,忽视了对安全问题的控制。基于此,极有必要对其通信网络安全关键技术展开研究。     

无线传感器网络中的跨层安全设计

无线传感器网络(WSNs)发展迅速,可广泛应用于军事、工业及科学等领域。传感器网络在无线信道中工作,其节点有限的能源、计算能力、存储能力使得其面临着严重的安全问题。已提出的许多安全方法都基于分层设计的概念。分析了分层安全设计的局限性,回顾了现存的W SNs的安全设计方案,提出了一些新的跨层解决办法,并指出了传感器网络中跨层安全的研究方向。     

水下无线传感器网络信道分析

由于复杂的水下环境,水下无线传感器网络以声波作为载波进行无线通信.与陆地无线通信信道相比,水下无线传感器网络信道具有传播时延长、通信带宽有限和误比特率高等特点.对影响这3个特点的重要因素进行分析,并用Matlab进行仿真.通过分析和仿真,得出了误比特率与传输距离之间的关系,便于更好地设计和应用水下无线传感器网络.     

一种集中式水下无线传感器网跨层调度协议

分析了水下无线传感器网络（WSNs）中单链路发射功率和距离与频率的关系,提出一种跨层的集中式调度方法,AP（access point）在网络中通过广播信标的形式收集估计各节点的时延和距离信息,在MAC层考虑水下链路延迟特点,对各链路进行调度减少冲突;节点在物理层通过自适应地改变节点发射功率和发射频率,减少能耗.仿真结果表明：所提方案在节省系统能量消耗的同时,能够减少碰撞,提高系统吞吐量.     

无线传感器网络安全研究

随着传感器网络研究的深入和不断走向实用,安全问题引起了人们的极大关注。由于传感器节点的计算速度、电源能量、通信能力和存储空间非常有限,且一般配置在恶劣环境、无人区域或敌方阵地中,这给传感器网络安全方案的设计提出了诸多挑战。本文分析了无线传感器网络(WSN)的安全需求,并从密钥管理、身份认证和攻防技术三个方面归纳了国内外传感器网络安全问题的研究进展情况。最后,基于对传感器网络安全未决问题的分析和评述,指出了今后该领域的研究方向。     

传感器网络安全研究综述

新的无线传感器网络正在兴起。结点环境、无线通信方式、结点有限的资源使得其安全问题尤其突出。本文对无线传感器网络的安全问题及其解决方案作分类和综述。首先从多个维度对WSN安全攻击进行分类,并总结不同协议层次的攻击方法;然后讨论目前的解决方案并分类归纳密钥分配算法,重点分析随机密钥分配算法;提出一种新的研究思路。     

水下无线传感器网络定位技术综述

水下无线传感器网络在环境监测、海上勘探、灾害预防和军事行动等方面有许多潜在的应用。由于其中大多需要使用位置信息标记感测数据,这使得定位算法成为水下无线传感器网络设计的重要组成部分。因此,为了完成水下定位,近年来人们探索了许多方法,对有关水下无线传感器网络定位的研究进行总结,分析了目前的水下定位方法和现状。为了对水下定位技术进行深入研究,还对目前的水下定位技术进行分类阐述,讨论这些技术的应用场景,并比较了它们的优缺点,为水下定位的后续研究提供参考。     

基于簇的水声传感器网络的安全认证协议

近年来,基于簇的水声传感器网络得到广泛应用。由于水声传感器多用于军事行业,使得提高水声传感器网络的安全性变得十分重要。针对提高水声传感器网络安全性这一问题,提出了结合ECC Diffie-Hellman密钥交换、一元高阶多项式、双线性映射和哈希函数的安全认证协议。经过分析,该协议满足了认证、访问控制、数据保密性、数据完整性和不可否认性等安全需求。结合BAN逻辑进行形式化分析,证明该协议是安全的;同时,将协议的两个阶段分别与同类型认证协议进行对比,实验结果表明,所提协议的性能在时间或者空间上有所提升。     

基于水压的水下传感网络的选播路由协议

在水下传感网络中,由于传感节点的移动以及节点带宽和能量受限,设计从移动节点至声纳浮标的有效选播路由协议存在挑战.为此,提出一种基于水压的水下传感网络的选播路由HPAR(Hydraulic-Pressure-based Anycast Routing)协议.HPAR协议通过水压决策路由,并依据数据包权重,择优选择下一跳转发节点.当传感节点需要传输数据包时,HPAR协议就利用数据包优先权值ADV(ADVancement)构建候选转发集,再利用归一化的权值NADV(Normalized ADVance)评估候选转发集内节点成为下一跳节点的"适度性",然后,将候选转发集划分不同的簇,使得簇内的节点均在彼此的通信范围内,再计算每个簇的期望权值EPA(Expected Packet Advanced),具有最大EPA的簇成为下一跳转发簇,最后,再利用定时器抑制冗余数据包数,并优化定时参数.仿真结果表明,提出的HPAR协议有效地提高数据包传输率、降低冗余数据包数.     

采用转发优先级的水下传感网络的机会路由

机会路由OR(Opportunistic Routing)在水下传感网络中广泛应用。然而,现存OR协议忽略了一个问题:转发节点采用恒定转发优先级,其加剧了部分节点的能耗,也未能平衡节点间的能量消耗。为此,提出基于轮换转发优先级的机会路由RFP-OR(Rotating Forwarding Priority-based OR)。RFP-OR路由利用节点剩余能量,链路可靠性和水压差值构建候选转发节点集,再计算候选转发节点集内每个节点的适度值,并依据适度值给节点设置转发优先级。最后,依据节点的转发优先级设置定时器,进而产生下一跳转发节点。仿真数据表明,提出的RFP-OR路由的活动节点数得到有效的提高,并且数据包传递率也得到了提升。     

活动受限三维水下传感器网络节点定位算法

针对水下传感器网络的部署方式,设计活动受限三维水下传感器网络节点定位算法(localization foractive-restricted UWSN,简称LAR).LAR 利用水下节点活动受限的特点辅助定位,通过分层定位的实施方式得到部署区域内全部节点的位置,并根据水下传感器网络中的节点移动规律,设计动态环境下的补偿机制.LAR 过程简单、易于实现,仿真结果表明其定位误差明显小于现有算法.     

基于传感网络的水下机器人控制器设计

由于水下机器人在水下受到不定水流的干扰,机器人控制器缺陷较大;设计并实现了一种以传感网络配合模糊控制理论的水下机器人控制器;利用频率为20kHz的超声波传感器网络组成控制器中的距离测量模块,对水下机器人测量方位和运动速度进行测量,给出了测距过程,主控模块以S3C2410嵌入式主控芯片为主,配合神经网络算法对障碍物进行判断,设计了详细的判断过程,提高机器人水下避障性能;最后进行实验,以M3型水下机器人作为测试对象,实验结果表明文章设计的机器人控制器比传统控制器在性能上有很大提高,完成工作的准确率大大增加,适合推广使用。     

全覆盖需求的水下传感器网络覆盖保持算法

水下传感器网络常常需要传感器网络能满足对监测区域全覆盖的需求,这直接反映了网络的服务质量(QoS)。为尽量延长网络全覆盖时间,本文提出了一种全覆盖需求的水下传感器网络覆盖保持算法(Full-coverage Required Coverage-preserving Algorithm,FCCP)。首先,通过构建覆盖集的方法选举根节点,覆盖集的每个元素根据覆盖需求部分或完全覆盖该节点的感知区域;然后,使网络中的冗余节点休眠,节点选择其覆盖冗余度最高的父节点作为下一跳节点,形成树形路由;最后,节点通过多跳方式将采集的数据发送至Sink节点。与以全覆盖为目标的能量感知覆盖保持分层式路由协议(Energy-aware Coverage-preservingHierarchical Routing Protocol,ECHR)相比,FCCP算法减少了网络能耗,延长了实现全覆盖的网络生存期。     

水下无线传感器网络信道研究

水下无线传感器网络通信信道是一种环境噪声高、传播时延长、误比特率高、多径干扰、多普勒效应严重的时、频、空变复杂的随机信道。水下声信道的复杂性和多变性严重限制了水下声通信的性能。本文使用Matlab软件研究、仿真分析了上述因素对水下无线传感器网络通信性能的影响,为更好地设计无线传感器网络信道模型、合理的水下无线传感器网络拓扑结构以及低功耗、高性能的路由协议提供一定的参考依据。     

移动水下传感器网络动态TDMA协议

介质访问控制(MAC)问题是水下传感器网络(UWSN)研究的热点问题之一,其协议设计的主要挑战是水下网络的信号传播延迟太高带来冲突的“时空不确定性”现象—来自不同站点的帧是否冲突不仅取决于他们的发送时间,还取决于这两个站点的位置.因此总结了水下MAC协议的最新研究成果,提出了一个基于位图协议的动态水下TDMA协议,适用于节点能够局部运动的动态水下网络.该协议利用水下特殊的“时空不确定性”现象减少信道空闲,提高能量效率和传输效率.最后,通过仿真实验验证了协议的可用性和效率.     

传感器网络安全研究

由于传感器网络自身的一些特殊需求,加上其节点资源非常有限和网络特征的多样性,其安全问题在很大程度上不同于传统网络.给出了传感器网络的安全体系结构,力图对该领域的研究进行整体的描述.讨论了3个方面的问题:1)所采用的密码体制,如SKE,MAC,PKC等;2)密钥管理中的多种密钥建立算法;3)路由、能耗和容错等多因素相关的综合考虑.最后,简要介绍了其他一些安全问题以及该领域今后的研究热点.