无线传感器网络的关键技术

《无线传感器网络》一、填空题(每题4分，共计40分）1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者)传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信2.常见的同步机制:RBS(Reference Broadcast Synchronization)，Ting/Mini-Sync和TPSN（Timing—sync Protocol for Sensor Networks）3.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术4.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散阶段、梯度建立阶段、数据传播阶段、路径加强阶段5.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术6.IEEE 802。

15.4标准主要包括:物理层、介质访问控制层7.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成8.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测9.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz 、915MHz、2。

4GHz、5GHz10.传感器网络的电源节能方法：休眠(技术)机制、数据融合11.传感器网络的安全问题：（1）机密性问题 (2) 点到点的消息认证问题 (3) 完整性鉴别问题12.基于竞争的MAC协议S-MAC协议 T—MAC协议 Sift协议13.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成14.故障修复的方法基于连接的修复基于覆盖的修复15.基于查询的路由定向扩散路由谣传路由二、问答题（每题10分，共计60分）1.简述无线传感器网络系统工作过程，传感器节点的组成和功能.无线传感器网络(WSN）是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

一、无线传感器网络的概述1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网络的体系构造示意图，组成局部〔P1-2〕定义：无线传感器网络〔wireless sensor network, WSN〕是由部署在监测区域内大量的本钱很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观看者或者用户另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络掩盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户三要素：传感器，感知对象和观看者任务：利用传感器节点来监测节点四周的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置承受多跳路由的方式将数据发送给会聚节点，再通过会聚节点将数据传送到用户端，从而到达对目标区域的监测体系构造示意图：组成局部：传感器节点、会聚节点、网关节点和基站2、无线传感器网络的特点〔P2-4〕（1）大规模性且具有自适应性（2）无中心和自组织（3）网络动态性强（4）以数据为中心的网络（5）应用相关性3、无线传感器网络节点的硬件组成构造〔P4-6〕无线传感器节点的硬件局部一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供给模块4 局部组成。

4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow 公司的Mica 系列节点〔Mica2、Telosb〕的硬件组成〔P6〕5、无线传感器网络的协议栈体系构造〔P7〕1.各层协议的功能应用层：主要任务是猎取数据并进展初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件传输层：负责数据流的传输掌握网络层：主要负责路由生成与路由选择数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和过失掌握物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能2.治理平台的功能（1）能量治理平台治理传感器节点如何使用能源。

无线传感器网络安全技术无线传感器网络（WSN）是由许多相互连接的无线传感器节点组成的网络。

WSN被广泛应用于各种领域，如环境监测、智能交通系统和军事监视。

由于WSN中的节点通常被部署在无人区域或敌对环境中，因此其安全性成为重要的考虑因素。

以下是一些常见的无线传感器网络安全技术：1. 身份验证和密钥管理：在WSN中，每个节点都应该有一个唯一的身份标识，并且身份验证机制应该被用于确保只有授权的节点能够加入网络。

另外，有效的密钥管理是保证网络通信安全的关键。

密钥应定期更新，并使用安全的协议进行分发和存储。

2. 加密和数据完整性：为了保护传输数据的机密性和完整性，数据应该使用加密算法进行加密，并添加一些错误检测和纠正码来确保数据在传输过程中没有被篡改。

3. 路由安全：在WSN中，节点之间的通信通常通过多跳路由传输。

路由安全机制应用于确保传输的数据不会被非授权节点截获或篡改。

一些常见的路由安全技术包括数据包签名、信任管理和安全路由协议。

4. 防止恶意攻击：由于WSN中的节点通常被部署在易受攻击的环境中，防止恶意攻击变得至关重要。

一些常见的恶意攻击包括拒绝服务攻击、节点伪装和数据篡改。

为了防止这些攻击，可以使用入侵检测系统和认证机制。

5. 能源管理：WSN中的节点通常由有限的能源供应。

为了延长网络的寿命，需要实施能源管理机制，以尽量减少节点的能源消耗。

一些常见的能源管理技术包括分簇和睡眠调度。

综上所述，无线传感器网络安全技术涵盖了身份认证、密钥管理、加密、数据完整性、路由安全、防止恶意攻击和能源管理等方面。

通过采用综合的安全措施，可以有效地保护无线传感器网络免受潜在的威胁。

无线传感器网络与RFID技术复习题一、填空题1、传感器网络的三个根本要素：传感器、感知对象、观察者〔用户〕。

2、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。

3、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络。

4、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络平安、应用层技术等。

5、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供给模块四局部组成。

6、无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、传感模块、计算模块、存储模块和电源模块。

7、传感器网络的支撑技术包括：时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、平安机制。

8、传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。

9、传感器节点的能耗主要集中在通信模块。

10、当前传感器网络应用最广的两种通信协议是：zigbee、。

11、ZigBee主要界定了网络、平安和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑构造：星型(Star)构造、网状〔Mesh〕构造、簇树型〔Cluster Tree〕构造。

12、根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为以下三类：特征级融合、数据级融合、决策级融合。

13、信道可以从侠义和广义两方面理解，侠义的信道〔信号输出的媒质〕，分为〔有线信道和无线信道〕；广义信道〔包括除除传输媒质还包括有关的转换器〕广义信道按照功能可以分为〔模拟信道〕和〔数字信道〕。

14、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5.8GHZ。

15、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。

16、标准主要包括：物理层和MAC层的标准。

17、传感器网络中常用的测距方法有：到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)、接收信号强度指示(RSSI)、到达角(AoA)。

18、无线传感器网络的协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。

物联网的关键技术无线传感器网络物联网的关键技术：无线传感器网络摘要：物联网的发展推动了无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的快速发展，成为物联网的重要支撑技术之一。

本文将围绕无线传感器网络的概念、架构、节点设计与通信协议等方面进行探讨，并阐述在物联网中无线传感器网络的关键技术。

一、无线传感器网络的概念无线传感器网络是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统，节点之间通过无线通信进行数据传输。

每个传感器节点通常由传感器、嵌入式处理器、电源和通信模块等组成，能够感知和采集环境中的各种信息，并将数据传输至网络中。

二、无线传感器网络的架构无线传感器网络的架构一般包括传感器节点、中继节点、基站节点等。

传感器节点负责采集环境数据，并通过无线通信将数据传输至中继节点。

中继节点对数据进行处理和转发，将数据传输至基站节点。

基站节点负责数据的接收与处理，并可以与外界网络进行通信。

三、无线传感器网络的节点设计1. 能源管理：由于无线传感器节点通常采用电池供电，节点应具备低功耗特性。

节点设计中应考虑功耗优化技术，如睡眠模式、动态功率管理等，以延长传感器节点的工作寿命。

2. 传感器选择：根据应用需求选择合适的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

同时，还需考虑传感器的精确度、功耗、可靠性等指标。

3. 硬件设计：节点的硬件设计应满足小尺寸、低功耗的要求。

采用先进的制造工艺和集成电路设计，以提高性能并降低节点成本。

四、无线传感器网络的通信协议1. 网络层协议：常用的网络层协议包括LEACH、PEGASIS、SEP 等。

这些协议通过节点选择、数据聚合等技术，提高了传感器网络的能效和可扩展性。

2. 传输层协议：传输层协议用于数据的可靠传输。

常用的传输层协议有RTP、UDP、TCP等。

根据应用需求选择合适的传输层协议，以保证数据的可靠性和实时性。

五、无线传感器网络在物联网中的应用无线传感器网络在物联网中具有广泛的应用前景，包括智能家居、智慧城市、环境监测、农业领域等。

无线传感器网络安全关键技术研究摘要：作为一种新兴的网络，无线传感器网络已经给我们在带来了诸多的便利。

然而在给我们带来全新体验的同时，无线网络也带来了巨大的信息安全挑战。

从无线传感器网络的加密技术、密钥的分配与管理和安全框架协议几个方面入手，分析了现行各种技术的利弊，界定了其适用范围，并对今后的研究方向提出了一些看法。

关键词：无线传感器网络；安全技术；密钥管理；安全协议无线传感器网络是由一定数量的传感器节点以无线通信技术自组织方式构成的网络。

目前已经得到广泛的应用。

作为一种新兴的网络，无线传感器网络已经给我们带来了诸多的便利，诸如无线上网、3G手机等等。

然而在给我们带来全新体验的同时，无线网络也带来了巨大的信息安全挑战。

因此，本文将重点论述无线传感器网络安全的关键技术。

1无线传感器网络的密钥管理分析加密技术是无线传感器网络安全技术的基础，对于加密技术来说，密钥管理是其核心任务。

目前，无线传感器网络密钥管理技术大体可以分为：预共享密钥管理模型、基于密钥池的随机密钥预分配模型以及基于KDC的分配模型。

这几种模型各有所长，但应用中也都存在不足之处，因此，需要对其适用范围加以界定。

1.1预共享密钥管理模型预共享密钥管理模型是一种对称密钥管理，具体来说主要包括了全网预共享密钥模型和点到点预共享密钥两种模式。

全网预共享型仅在网络部署前为所有节点统一分配一个密钥，从而缓解了各个传感器节点的压力，不需要建立大量的密钥通信，RAM占用和通信负载较小，并且具有很强的网络可扩展性。

但一旦出现部分节点被破坏的情况，那么整个网络安全抵抗性就会大大降低，无法保证网络的后向机密性。

且无法进行任意两个节点的认证，容易受到各种假冒与复制攻击。

所以这种密钥管理一般被应用于安全要求不高且网络相对稳定的环境中。

相对全网预共享密钥模型，点到点预共享模型则要求网络中任两个节点间的预共享对一个不同的主密钥，有通信需求的两个节点可使用主密钥衍生的密钥进行加密及节点身份认证。

无线传感器网络安全关键技术随着信息技术的快速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）作为一种新型的网络形式得到了广泛的应用和研究。

无线传感器网络由大量的分布式传感器节点组成，这些节点能够自主采集环境数据并进行传输和处理。

然而，由于其特殊的工作环境和资源限制，无线传感器网络的安全性问题受到了广泛的关注。

无线传感器网络的安全关键技术是保障整个网络的稳定运行、数据传输的可靠性以及用户隐私的保护的重要手段。

在此，我们将从网络通信安全、数据安全和节点认证三个方面介绍无线传感器网络的关键安全技术。

首先是网络通信安全。

无线传感器网络中的节点通过无线信道进行通信，因此需要采取措施来保证通信过程的安全性。

其中的一种重要技术是加密机制。

通过加密算法对传输的数据进行加密，保障数据的机密性和完整性，防止数据泄露和篡改。

此外，还需要使用身份认证机制来验证通信双方的真实身份，防止伪装和未经授权的节点进入网络。

通过部署密钥管理和密钥分发机制，可以确保密钥的安全性和有效性，从而提升无线传感器网络的通信安全性。

其次是数据安全。

无线传感器网络中的节点采集到的数据通常是敏感的，因此对数据的保护至关重要。

对于数据的安全传输，除了使用加密技术外，还可以采用数据分片和数据冗余的方法，将数据分散存储在多个节点中，即使某个节点遭受攻击，也不会导致全部数据丢失。

此外，为了确保数据的完整性，可以使用消息认证码（Message Authentication Code，简称MAC）对数据进行数字签名，确保数据在传输过程中未被篡改。

最后是节点认证。

在无线传感器网络中，节点的安全性对于整个网络的稳定运行至关重要。

因此，需要对节点进行有效的认证和管理。

节点认证可以通过引入信任机制和密钥分发来实现，确保只有合法的节点才能加入网络。

另外，为了防止节点遭受物理攻击或恶意篡改，可以采用物理安全随机数生成、节点防护和硬件加密等技术手段来提高节点的安全性。