无线传感器网络的安全问题与挑战

摘要:无线传感器网络是一种新兴技术。传感器网络与无线通信相结合使得它容易受到安全威胁和攻击。本文研究各种安全问题以及传感器网络所面临的挑战。本文辨别了各种安全威胁并提出了传感器网络部署整体安全机制,同时提供了无线传感网鲁棒的安全的整体图景。

关键词:无线传感器网络;安全;整体;网络安全;攻击

中图分类号:TP212.9 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02

一、引言

无线传感器网络开发的关键是使微型设备分散化,能够在特定地理区域感应记录事件/参数的变化实现监测。传感器可以监测记录温度、湿度、压力、车辆运动、物体对象进出等。无线传感器网络使用无线收发器在传感器之间进行通讯,吸引众多研究人员进行相关问题的研究。

二、无线传感器网络中的基本安全机制

网络部署的关键因素是安全,包括身份认证,完整性,隐私性以及不可抵赖。要提供适当的数据传输安全通道使用了加密,隐写等其他技术。本文中讨论了无线传感网安全相关的各种安全的技术原理。

(一)密码学

加密和解密技术可用于有线网络传输安全,但没有对无线传感器网络进行优化。无线传感器网络由微型传感器组成,缺乏足够电能,大存储空间和较强的处理能力。加解密技术应用到无线传感网,需要更大的额外存储空间、处理能力,这会影响传感器网络的寿命并增加传输的延迟、搅动和数据分组的丢失。

(二)隐写术

隐写术是一种隐藏消息的艺术与科学,发送者和接收者之外没有人怀疑消息的存在。主要目的在于修改载体使其察觉不到,看上去是一般信息,实际隐藏了传输通道的存在。隐写术方法非常有效,但对无线传感器网络的安全来说是和隐写术不相关的。

(三)物理层安全访问

无线传感器网络中物理层安全访问可跳频来实现。跳频集合、每跳停留间隔、跳频模式等参数可以动态组合。物理层安全访问的关键是高效设计,短时间内改变跳频顺序。

三、无线传感器网络的威胁和安全问题

多数传感器网络易受到安全威胁和攻击,因为无线传输介质比有线介质更容易受危害。无线网络的广播本性是窃听的最简单的原因。无线自组网的安全问题和威胁对于无线传感网络同样适用。有多种安全问题和对抗措施提出来;但由于节点架构差异,无线自组网的安全机制也不能直接应用到无线传感网络上。无线传感器网络的主要攻击:

(一)问候洪水攻击——这种攻击,问候信息用作工具说服无线传感器网络中的传感器。具有射频传输范围和处理能力攻击者发送问候数据分组到无线传感器网络上的一系列传感器。传感器因此被说服邻居是敌人或对手。结果向基站发送信息是,受害节点认为攻击者就是自己的邻居,试图穿越攻击者,被攻击者完全欺骗。

(二)女巫攻击——某些情况下,无线传感器网络中的传感器必须一起工作来完成特定的工作,因此传感器使用子任务的分配和信息冗余。这种环境下,一个节点能够假装多于一个节点使用其他节点的合法身份。试图降低分布式算法要实现的数据的完整性和安全性和资源的利用。

(三)拒绝服务攻击——拒绝服务攻击可由网络上的任何恶意活动产生。简单DOS攻击意味着发送非必要信息耗尽被攻击节点的资源,阻止授权用户访问对资源和服务的访问[3]。主要涉及网络破坏、临时中断网络而不能进行任何服务。DOS攻击可在不同层实施。物理层DOS攻击会阻塞网络,链路层主要是碰撞、耗尽、不公平,网络层主要是错误的指向,黑洞等,传输层主要是恶意洪泛、同步失调等。

(四)排水洞攻击——这种攻击中,恶意节点扮演黑洞转移传感器网络中的所有流量。在基于洪泛的协议中,攻击者监听路由请求然后响应目标节点,包含到基站的高质量的最短路径。一旦恶意设备能够在两个节点之间插入自身,就能够对经过他的数据分组进行任何操作。实际上,这种攻击甚至能够影响离基站相当远的节点。

(五)虫洞攻击——虫洞攻击攻击者记录网络中某一位置的数据分组,并利用隧道传到其他位置,这种隧道或者位的传输可以是有选择的。虫洞攻击是传感器网络一种重要威胁。当一个节点(基站或者传感器)广播路由请求分组,攻击者接收到这个分组,并在邻居中重放。每个邻居节点接收到这个重放的数据包将会认为自己在节点的范围内,将标记这个节点作为父节点。因此即使被攻击节点到节点是多跳,攻击者说服他们节点离他们是单跳距离,因此就建立了一个虫洞。

(六)传输过程对信息的攻击——传感器网络中,传感器监控者特定参数或数值的变化会根据报告汇聚节点。发送报告时,信息可能被修改、欺骗、重新播放或者消失。无线通讯易被窃听,任何攻击者可以监测、干扰、截取、伪造数据包,提供错误信息给汇集节点和链路。

四、无线传感器网络中的全局安全

全局安全方法目标在于提高无线传感网络的性能,安全性,生存时间,变化条件下的连接性。对于这样的网络,一种单独的单个层的安全解决方案可能不是一种有效地方法,利用全局的方法是最好的一种选择。全局方法有一些基本的原则,给定网络中,安全需要保证协议栈的所有层的安全,安全的成本不超过特定时间的安全风险,如果没有传感器的物理安全,安全措施必定存在功能性衰减,如果网络中的传感器受到危害。出现故障或者被敌人截获,安全措施应当部署在非集中化的方式。

五、结论

传感器网络与无线通信的结合使得它容易受到安全威胁和攻击。本文研究了各种安全问题以及传感器网络所面临的挑战,辨别了各种安全威胁并提出了传感器网络部署整体安全机制,全局安全能够保证无线传感网络的安全,成本效应比和运用这些机制的能量效率仍然给我们提出了挑战。未来要进行这方面的研究。

参考文献:

[1]宋建华.一种无线传感器网络的路由异常检测方案[J].湖北财经高等专科学校学报,2009,04

[2]戴宁江,邱慧敏.无线传感器网络的安全问题及对策[J].中国无线电,2006,10

[3]赵章界,刘海峰.无线传感网中的安全问题[J].计算机安全,2010,06

[4]陈胜来,颜昕.基于遗传算法的无线传感器网络路由协议[J].中国高新技术企业,2010,12