无线传感器网络安全路由协议研究

无线传感器网络中的路由协议随着科技的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已经逐渐成为了一种被广泛研究和应用的技术。

无线传感器网络拥有广泛的应用领域，如军事、环境监测、智能家居、健康管理等。

在这些应用中，无线传感器网络的安全、可靠性和生命稳定性是至关重要的。

为了保证上述三个要素，需要一个高效、稳定且可扩展的路由协议来管理无线传感器网络中的数据传输和路由决策。

无线传感器网络与传统的局域网和广域网不同，它不具有结构上的中心，而是由大量分散的节点构成，这些节点协同工作来达到目标。

由于节点之间的距离很近，数据包在此类网络中往往是通过多跳传输。

一个好的路由协议应当考虑网络中所有节点的负载以及能源消耗，尽可能地减少数据包的延迟和数据包的丢失。

这是无线传感器网络中的路由协议需要考虑的主要问题。

在无线传感器网络中，有三种主要的路由协议：平面机制、分层机制和混合机制。

1. 平面机制平面机制是指所有节点都属于同一层次，没有层次结构。

节点之间通过广播协议（如Flooding protocol）相互传递数据。

节点只需知道自己的邻居节点，数据包的传输是由遍布整个网络的节点负责的。

这种方法简单且易于实现，但会导致网络不稳定，易出现死循环和数据洪泛问题。

因此，在实际应用中很少使用。

2. 分层机制分层机制是指将节点按照其功能和自己所处的位置划分为不同的层次。

分层机制将一个大的无线传感器网络划分为多个小的子网络，每个子网络都有一个负责节点。

子网络之间通过中继节点进行通信，可以减少数据的传播距离和提高传输速率。

分层机制通常由三层组成：传感器层、联络层和命令层。

传感器层负责数据的采集与传输，联络层负责中继和路由，命令层负责网络控制和管理。

分层机制的优点是可以有效降低网络负载和节点的能源消耗，提高网络的生存率和稳定性。

常见的分层机制路由协议有链路状态广告协议(LSP protocol)、电子飞秋协议(EFQ protocol)等。

无线传感器网络路由协议研究进展摘要在无线传感器网络体系结构中，网络层的路由技术至关重要。

在介绍无线传感器网络的特点后，对现有的无线传感器网络路由协议进行了分类，然后着重分析了一些有代表性的路由协议的路由机制，并指出了这些协议的优缺点和应用范围。

最后结合该领域当前研究现状，指出了路由协议未来的研究策略与发展趋势。

关键词无线传感器网路；路由协议；路由分类；路由机制中图分类号tn8 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）35-0173-030 引言随着微电子技术，无线通讯与传感技术的发展，无线传感器网络[1]（wireless sensor networks， wsns）引起了人们广泛的关注。

wsns是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通讯方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。

wsns不需要固定网络支持，在军事国防，生物医疗，环境监测及智能家居等领域具有广阔的应用前景[2]。

作为一种新型的无线自组网络，无线传感器网络与传统的移动自组织网络（mobile ad hoc networks，manet）有着明显的差异，主要体现在：1）wsns节点不移动或很少移动，而manet节点移动性强；2）wsns络旨在收集信息，而manet则倾向于分布式计算和端到端通信；3）wsns节点的能量、存储空间和计算能力有限；4）wsns节点通讯高能耗，数据计算低能耗，节点会因能量耗尽而失效；5）wsns节点数量更大，分布范围更广，节点没有统一编址，节点之间通过广播、多跳通信方式进行数据交换；6）wsns节点产生的数据具有较大的冗余度；这些差异使得manets路由协议不适合直接运用到wsns中，需要结合wsns的特点对其进行改进，提出新的路由协议。

本文对当前较为典型的路由协议进行了分类和总结，指出了路由协议将来发展的趋势，目的在于为路由协议的进一步研究作参考。

1 传感器网络路由协议分类研究近几年，人们提出多种基于不同应用目标的路由协议，并根据不同的应用对路由进行了分类研究与比较[3，4]。

南京邮电大学硕士研究生学位论文术语表术语表Adaptive Threshold sensitive Energy APTEEN 自适应敏感阀值节能型传感网络协议CDMA码分多址Code Division Multiple AccessCSMA 载波侦听多路访问Carrier Sense Multiple AccessDD 定向扩散Directed DiffusionGEAR 地理和能量感知路由Geographic and Energy Routing LEACH 低功耗自适应分簇协议介质访问控制Media Access ControlMCU 微控制单元Micro-Controller UnitPEGASIS Po-Efficient Gathering in SensorInformation System服务质量Quality of Service信息协商传感协议Sensor Protocol for Information viaNegotiationTCP 传输控制协议Transfer Control ProtocolTDMA 时分多址Time Division Multiple AccessTEEN 敏感阀值节能型传感网络协议Threshold sensitive Energy Efficient sensorNetwork protocol用户数据包协议User Datagram ProtocolWSN 无线传感器网络Wireless Sensor Network南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

无线传感器网络的安全性分析一、概述随着互联网、物联网的发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）在信息采集、环境监测、智能家居、智能交通等领域得到了广泛的应用。

但是，WSN的安全性问题也面临着越来越严重的挑战。

本文将从WSN的特点、安全威胁、安全协议等方面对WSN的安全性进行分析。

二、无线传感器网络的特点1. 低功耗WSN中的传感器节点通常是由电池供电，因此需要低功耗设计。

2. 自组织WSN中的节点之间可以自组织成为一个网络，形成一个无中心化的网络结构。

3. 大规模WSN通常由数百甚至数千个节点组成，网络规模较大。

4. 有限资源WSN中的节点资源有限，包括处理能力、存储能力和通信能力等。

三、无线传感器网络的安全威胁WSN的安全问题主要来自四个方面：节点安全、通信安全、网络安全和数据安全。

1. 节点安全节点安全主要是指节点被攻击后可能泄漏网络信息、篡改数据等问题。

节点安全威胁主要包括物理攻击和软件攻击等。

2. 通信安全通信安全主要是指信息传输过程中可能被窃听、篡改等问题。

通信安全威胁主要包括中间人攻击、重放攻击、流量分析等。

3. 网络安全网络安全主要是指网络拓扑结构的安全问题。

网络安全威胁主要包括网络分割攻击、恶意节点攻击等。

4. 数据安全数据安全主要是指数据的完整性和机密性问题。

数据安全威胁主要包括数据篡改、数据泄漏等。

四、无线传感器网络的安全协议为了保证WSN的安全性，需要采用一系列的安全协议。

下面是几种常用的安全协议。

1. 加密协议加密协议是保证WSN通信安全的最基本的方法。

常用的加密方法有对称加密和非对称加密等。

2. 认证协议认证协议是保证WSN节点安全的重要方法之一。

常用的认证方法有基于密码学的认证和基于信任的认证等。

3. 密钥管理协议密钥管理协议是保证WSN安全性的重要方法之一。

常用的密钥管理方法有密钥预分配和密钥分配等。

4. 安全路由协议安全路由协议是保证WSN网络安全的重要方法之一。

无线传感器网络中的网络安全与攻防技术研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量的低成本、低功耗、无线通信的传感器节点构成的网络系统，用于采集、处理和传输各种环境信息。

WSN在农业、环境监测、智能交通等领域发挥着重要的作用。

然而，由于无线传感器节点具有资源受限、易受攻击等特点，网络安全问题成为WSN研究的重要内容之一。

一、无线传感器网络的安全威胁无线传感器网络的安全威胁主要包括信息安全威胁和网络安全威胁。

信息安全威胁主要指攻击者通过截获、篡改、伪造传感器节点发送的信息，对传感器网络的数据完整性和机密性造成威胁。

网络安全威胁主要指攻击者通过恶意节点加入网络，干扰或破坏传感器网络的正常运行。

其次，我们需要关注无线传感器节点的身份认证和密钥管理问题。

身份认证是指在节点加入网络时，保证网络能够正确识别节点的身份，防止恶意节点加入网络。

密钥管理是指在网络中对节点进行安全通信所需的密钥的生成、分发和更新。

三、网络安全与攻防技术研究3.1 加密算法WSN网络中的数据传输通常是通过无线信道进行的，数据传输的安全性就显得尤为重要。

对于WSN网络中的数据传输，对通信数据进行加密是一种常见的手段。

常用的加密算法有对称密钥算法和非对称密钥算法。

对称密钥算法加密解密速度快，但密钥分发存在困难；非对称密钥算法安全性较高，但加解密速度较慢。

因此，在WSN中综合考虑两者的优势，采用混合加密算法来保护数据传输的安全性。

3.2 安全路由协议在WSN中，节点之间的通信需要经过多个中间节点进行中继，因此设计一种安全的路由协议来保护数据的安全性尤为重要。

目前主要的安全路由协议包括LEACH、TEEN和ECCR等。

这些协议通过节点之间的相互验证、密钥的分发和更新等手段，保证数据在传输过程中的安全性。

3.3 攻击检测与防御为了应对各种网络攻击，需要对无线传感器网络进行攻击检测与防御。

攻击检测技术主要包括基于规则、基于异常和基于信任等方法。