樊可鈺

（包頭職業(yè)技術學院，內(nèi)蒙古包頭 014030）

無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性策略研究

樊可鈺

（包頭職業(yè)技術學院，內(nèi)蒙古包頭 014030）

文章首先對無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性進行了簡要介紹，然后對受損類型進行研究，并從能耗失效、故障失效、攻擊失效等方面對受損起因進行了分析，最后從路由控制、網(wǎng)絡重構(gòu)、安全防護等方面對無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性策略進行了闡述。

無線傳感器網(wǎng)絡；抗毀性；防護

1 無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性需求

（1）可靠性。隨著信息技術的發(fā)展，現(xiàn)代社會中的各類活動都會涉及到網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用，例如電子商務的發(fā)展，由于電子商務活動的開展主要依托于具有虛擬性質(zhì)的網(wǎng)絡環(huán)境，所以，為了確保安全，商家和消費者在開展交易活動的過程中，必須進行身份驗證，以確保雙方的身份具有合法性。另一方面，為了進一步提高電子商務系統(tǒng)的可靠性，還應該實現(xiàn)系統(tǒng)對于用戶身份的有效性確認以及對私有密鑰和密碼有效的保護，通過這種方式，可以確保電子商務系統(tǒng)能夠?qū)ν饨绲姆欠ㄇ忠u進行有效防護，可以有效緩解黑客活動以及網(wǎng)絡詐騙的負面影響。

（2）保密性。在無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用過程中，必然會涉及到網(wǎng)絡信息的傳遞，所以，保密性網(wǎng)絡安全防護的重要內(nèi)容，通過開展保密處理工作，對所傳輸?shù)男畔⑦M行安全防護，這是網(wǎng)絡安全管理中心設計的必要內(nèi)容之一。網(wǎng)絡具有虛擬性的特點，為了防止惡意竊取信息的行為，加強保密性處理意義重大。所以，在傳輸網(wǎng)絡信息的過程中，雙方應該對其信息進行加密處理，通過這種方式來確保信息不被非法截獲，確保網(wǎng)絡中心安全。

2 受損類型分析

第一，隨機性受損。隨機性受損指的是在隨機因素的影響下產(chǎn)生的損毀，隨機因素包括人為失誤、軟件漏洞、硬件故障等。第二，被選擇性受損。指的是所獲取的網(wǎng)絡局部或全部信息按照節(jié)點重要性程度選擇受損目標對網(wǎng)絡進行破壞。通常情況下，這一損毀主要由黑客入侵系統(tǒng)而引起，具有明顯的認為干預性。所以，在被選擇性受損的認定中，重點工作是確定節(jié)點重要性程度，例如介數(shù)、密度等。第三，組織性受損。組織性受損是將 WSNs 與普通網(wǎng)絡進行區(qū)分的主要標識，WSNs作為典型的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡，針對組織性損傷，其主要關注點在于是能夠?qū)⑺鸭降臄?shù)據(jù)信息傳送到 Sink 節(jié)點，而不是自身能否正常工作，所以，即便傳感器節(jié)點自身并沒有什么問題，但是如果與 Sink 節(jié)點之間的連接被切斷，也會因為無法傳輸數(shù)據(jù)信息而影響到正常工作。另外，組織性受損無法作為單一網(wǎng)絡受損類型而存在，組織性受損的出現(xiàn)，則意味著必然會伴隨選擇性受損情況的發(fā)生。

3 受損起因分析

（1）能耗失效。WSNs 作為能量受限網(wǎng)絡，在系統(tǒng)運營過程中，如果電池電量不足，則會導致節(jié)點失效，進而產(chǎn)生網(wǎng)絡受損，通常情況下，WSNs 消耗包括兩方面的內(nèi)容，分別是監(jiān)聽能耗和通訊能耗。根據(jù)相關研究資料，如果網(wǎng)絡空間內(nèi)傳感器節(jié)點均有初始能量，將其設為 E，而每一單位間隔設為 t，受通訊能耗的影響，每單位時間間隔 t，網(wǎng)絡空間內(nèi)傳感器的能耗效率為 E/t，在這一能量的支持下，所獲得的數(shù)據(jù)信息會通過最短路徑到達 Sink 節(jié)點。值得注意的是，能耗屬于 WSNs的自身性質(zhì)，在網(wǎng)絡系統(tǒng)運行過程中，不可避免地都會產(chǎn)生能量損耗，為了盡可能減少 WSNs 損毀的負面影響，則應該盡可能降低能耗，如果能耗失效，則必然會引起受損。

（2）故障失效。在 WSNs 中，存在拓撲異質(zhì)的性質(zhì)，為了完成通訊工作，其中心節(jié)點所承受的負荷遠遠高于普通節(jié)點所承受的負荷，所以，出現(xiàn)故障的幾率也會顯著增高。例如，對于WSNs 分簇結(jié)構(gòu)而言，其十分普遍，簇頭節(jié)點的主要功能是感知外來信息，而且要對感知到的信息進行收集和處理，進而傳遞給簇內(nèi)成員，因此，簇頭所承受的負擔遠遠高于普通節(jié)點，所以，在高負荷的作用下，其出現(xiàn)故障的概率也會顯著增加，從而導致很容易引發(fā)受損現(xiàn)象。

（3）攻擊失效。主要指的是網(wǎng)絡環(huán)境下的惡意攻擊，如病毒和惡意破壞。病毒是不法分子所編寫的計算機程序，與大多數(shù)普通程序一樣，具有可執(zhí)行性，但是這一程序卻缺乏完整性，這一程序通過對正常程序?qū)嵤┘纳M而產(chǎn)生破壞作用。在信息技術的快速發(fā)展過程中，無線傳感器網(wǎng)絡在現(xiàn)代社會中基本實現(xiàn)了全面覆蓋，因此，也為惡意病毒的傳播提供了良好的環(huán)境基礎，病毒的大范圍傳播，會造成整個系統(tǒng)癱瘓。惡意破壞主要是現(xiàn)代社會中一些人或者機構(gòu)為了謀取非法利益而開發(fā)的惡意程序。不法分子通過各類非法入侵的方式對無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)進行破壞，最終導致系統(tǒng)信息泄露。另外，還存在對無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的惡意攻擊行為。這一安全隱患主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡黑客的惡意行為，他們在進行惡意攻擊時，往往會按照一定的步驟進行，首先進行信息采集，然后對進攻對象的薄弱之處進行分析，最后開展攻擊活動。

4 無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性策略分析

（1）路由控制。路由控制的核心思想就是通過利用網(wǎng)絡冗余的特性，引入備份機制，從而不斷提升網(wǎng)絡抗毀性能，具體而言，可以分為簇頭冗余和鏈路冗余。簇頭冗余指的是在每個簇頭單元內(nèi)設置大量細小分支，如果簇頭能量不足或者出現(xiàn)其它故障，其多分支中的備份簇頭則會發(fā)生作用，肩負起數(shù)據(jù)搜集、處理以及傳輸?shù)娜蝿铡Ｈ哂噫溌凡呗缘木唧w做法是在源節(jié)點與 Sink 節(jié)點之間建立多條鏈路，這樣可以減輕單一鏈路的負擔，從而降低出現(xiàn)受損的幾率，而且，即使一條鏈路出現(xiàn)故障，其它鏈路仍然可以正常工作，仍然可以發(fā)揮傳輸數(shù)據(jù)信息的作用。

（2）網(wǎng)絡重構(gòu)。網(wǎng)絡重構(gòu)是在已布設網(wǎng)絡基礎上，通過在網(wǎng)絡中引入新的基礎設施，提升網(wǎng)絡異質(zhì)性，進而改善網(wǎng)絡的抗毀性能。當前網(wǎng)絡重構(gòu)方法主要包含引入中繼節(jié)點與構(gòu)建小世界網(wǎng)絡，引入中繼節(jié)點的實質(zhì)是通過引入比普通節(jié)點更為強大的中繼節(jié)點提升網(wǎng)絡中節(jié)點的異質(zhì)性，與之對應，小世界網(wǎng)絡則是借助長程連接或移動代理，構(gòu)建比原有鏈路更為可靠的通訊鏈路，從而提升網(wǎng)絡中鏈路的異質(zhì)性。由于 WSNS能耗是傳輸距離的非線性函數(shù)，長距離通信對于傳感器節(jié)點耗能巨大，與普通傳感器節(jié)點相比，中繼節(jié)點在通訊與計算性能、能量儲備及可靠性上表現(xiàn)更優(yōu)。通過設置中繼節(jié)點，能夠有效均衡網(wǎng)絡通訊負載，改善網(wǎng)絡能耗表現(xiàn)，提升網(wǎng)絡冗余度與連通度，使得傳感器節(jié)點至 Sink 節(jié)點可能存在多條獨立的通信路徑，并最終達到提升網(wǎng)絡抗毀性能的目的。

（3）安全防護。首先，注意加密技術的使用。通過運用加密技術，將明文轉(zhuǎn)換為一些無法輕易識別的密文，這樣可以防止別人對用戶數(shù)據(jù)信息和交易雙方的數(shù)據(jù)信息進行非法使用，進而確保數(shù)據(jù)的安全性。其次，注意認證技術的運用。為了實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全管理，有必要進行認證技術的運用，就目前的網(wǎng)絡安全認證技術來看，主要包括以下兩種：第一，數(shù)字摘要。數(shù)字摘要主要是運用特殊的編程方式所建立的編碼，這一編碼的形成，還需經(jīng)過特殊的變換運算，這一技術的運用是將摘要碼附在信息中一并傳遞給對方，從而確保網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性。第二，數(shù)字信封。這一技術主要是通過對數(shù)據(jù)信息進行加密處理后，對信息的閱讀者進行限定，只有特點的接受者才能真正看到信息的內(nèi)容。

5 結(jié)語

文章結(jié)合筆者多年實踐工作經(jīng)驗，就無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性相關內(nèi)容展開了探討，具體分析了無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性策略，包括路由控制、網(wǎng)絡重構(gòu)、安全防護等。然而由于筆者所學知識以及閱歷的局限性，并未能夠做到面面俱到，希望能夠憑借文章引起廣大學者的關注。

Research on Strategies of Network Invulnerability for Wireless Sensor

FAN K e-yu
（Baotou V ocational & Technical College，Baotou，Inner Mongolia 014030，China）

Thispaperfirstgivesa briefintroduction ofinvulnerability ofwirelesssensornetworks，and then studiesthe damage type，as wellasanalyzes the causes ofdamage energy from the aspectofconsumption failure，failure，and attack failure，and finally illustrates strategiesofnetwork invulnerability forwirelesssensorfrom the routing control，network reconfiguration，security and otheraspects.

wireless sensor networks；invulnerability；protection

TN929.5；TP212.9

A

2095-980X（2016）12-0012-02

2016- 11-11

樊可鈺（1977 -），女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，講師，主要研究方向：工業(yè)自動化遠程控制。