江玉才

(六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽六安 237158)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了信息和資源的共享，但由于網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)營(yíng)和信息的安全來(lái)源沒(méi)有保證，網(wǎng)絡(luò)容易受到病毒和其他故障的干擾從而影響人們的使用安全。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的抗毀性策略則就是專(zhuān)門(mén)為解決這種病毒感染和排除故障而產(chǎn)生的，它的制定和實(shí)施能夠使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)故障時(shí)能夠進(jìn)行自我恢復(fù)和適應(yīng)，并對(duì)信息的正常輸送提供可能。文章將通過(guò)分析無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性的拓?fù)溲莼⒕W(wǎng)絡(luò)重建以及路由控制3種主要策略，促進(jìn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在硬件設(shè)施和軟件設(shè)施上的雙管齊下，全面提升網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境安全的需求特征

1.1信息的真實(shí)性和可靠性

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，人們可以查詢(xún)到各種各樣的廣泛的信息，各取所需，并可利用互聯(lián)網(wǎng)不斷的進(jìn)行信息的傳遞和分享，而人們同時(shí)也可以將自己手中的信息進(jìn)行上傳并傳播擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)資源的雙向流通。但是這些網(wǎng)絡(luò)信息的內(nèi)容包羅萬(wàn)象，繁復(fù)龐雜，來(lái)源也不統(tǒng)一，再加上在上傳的時(shí)候沒(méi)有精密網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)格篩查和甄選，導(dǎo)致這些信息的真實(shí)性和可靠性無(wú)從考究，無(wú)法得到保證。人們只能用自己的一雙火眼金睛認(rèn)真的加以甄別和判斷，取其精華去其糟粕，利用那些對(duì)自己有價(jià)值和信息，忽略那些虛假信息。

1.2信息的安全性

信息安全中最重要的就是要重視信息的機(jī)密性、可用性和完整性。機(jī)密性就是要維護(hù)信息的私密性，未經(jīng)授權(quán)人授權(quán)不能私自外傳。因此，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)控制必須做到在授權(quán)允許的范圍內(nèi)僅由授權(quán)人有權(quán)利對(duì)信息進(jìn)行操作和訪(fǎng)問(wèn)以及最后的流通處理，這就要求信息數(shù)據(jù)的合理授權(quán)和機(jī)密傳輸?shù)玫娇刂?。再者，必須確保網(wǎng)絡(luò)上公開(kāi)的信息不受他人的隨意改動(dòng)，不得惡意利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的扭曲，尊重和保護(hù)信息提供者的隱私和人身安全。

2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息受損的主要類(lèi)型

2.1隨機(jī)性和無(wú)目的性

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全和信息總會(huì)受到各種各樣的損害和破壞而且這種損害都是隨機(jī)性的，沒(méi)有目的性。損壞的原因很多，既有人為的操作不當(dāng)造成的信息受損，也有軟件自身的升級(jí)不夠引起的網(wǎng)絡(luò)漏洞、硬盤(pán)老化等硬件故障，甚至自然環(huán)境的變化例如受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等各種隨機(jī)因素都有可能造成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)信息的受損。

2.2指向性選擇

指向性選擇是指對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息和系統(tǒng)的破壞具有明確的目標(biāo)，通常在獲取了眾多的網(wǎng)絡(luò)信息后，會(huì)對(duì)信息有著整體的篩選，根據(jù)事先設(shè)置好的信息目標(biāo)或者根據(jù)信息節(jié)點(diǎn)的受關(guān)注程度或重要程度進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)選擇，從而造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和信息的破壞。這種情況帶有明顯的人為破壞性和惡意損害的特征，因而十分容易被網(wǎng)絡(luò)惡勢(shì)力和不法分子所利用。因此，必須加強(qiáng)對(duì)于信息節(jié)點(diǎn)的重要程度的控制，例如設(shè)置度、緊密度、介數(shù)、特征向量等指標(biāo)，而度是使用起來(lái)最簡(jiǎn)單也是最廣泛的，圖1是以WSN圖表的重要性，表1是不同節(jié)點(diǎn)和不同中心化測(cè)度的數(shù)據(jù)比較分析。

圖1 WSN圖

節(jié)點(diǎn)度中心度緊密度中心度介數(shù)中心度特征向量中心度WSN介數(shù)中心度20.2300.5650.6150.5901.0003、40.4610.5200.6410.6900.5005-140.0690.3510.0000.2550.071

如圖1所示，第1個(gè)節(jié)點(diǎn)是代表為中心節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)都是普通的傳感器節(jié)點(diǎn)。如果連接中心節(jié)點(diǎn)與其他普通節(jié)點(diǎn)的第2節(jié)點(diǎn)一旦受到損害而停止工作，則其他剩余的所有節(jié)點(diǎn)則全部無(wú)法停止工作。而節(jié)點(diǎn)3或4出現(xiàn)故障，則網(wǎng)絡(luò)中有一半的節(jié)點(diǎn)還可以正常運(yùn)行，并結(jié)合表1中數(shù)據(jù)的具體分析，突出了節(jié)點(diǎn)2在中心度中發(fā)揮的重要作用。

2.3組織性受損

所謂的組織性受損，就是將關(guān)注的焦點(diǎn)不再放置于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是否能夠正常工作，而是主要考察節(jié)點(diǎn)能否將所接受的信息和數(shù)據(jù)傳送到中心節(jié)點(diǎn)。這種受損情況往往不是單一存在的，必須同時(shí)有指向性和隨機(jī)性等多種受損情況一起發(fā)生。

3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息受損的主要原因

3.1網(wǎng)絡(luò)能源消耗

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量是有限的，因此在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中存在一定的能源消耗。具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面，通訊消耗和運(yùn)轉(zhuǎn)中的監(jiān)聽(tīng)消耗，也就是通常意義上的電池耗盡。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)在剛開(kāi)始工作和投入使用的時(shí)候都具有自己的原始能量，后來(lái)在不斷的工作中，節(jié)點(diǎn)會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)的監(jiān)聽(tīng)信息或數(shù)據(jù)的檢測(cè)而進(jìn)行能源的消耗。而中心節(jié)點(diǎn)是能源消耗最大的節(jié)點(diǎn)，它承擔(dān)著最重要的信息檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析的功能，因而發(fā)生故障的可能性也較大。

3.2網(wǎng)絡(luò)故障的作用

網(wǎng)絡(luò)故障是無(wú)法完全避免的，設(shè)備自身存在的問(wèn)題以及網(wǎng)絡(luò)大環(huán)境的不穩(wěn)定，還有一些其他的人為原因，都使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息和數(shù)據(jù)受損，影響了網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定性。

3.3來(lái)自外部的網(wǎng)絡(luò)攻擊

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，許多黑客也越來(lái)越介入用戶(hù)用網(wǎng)的環(huán)境中，甚至對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)和了解比一般用戶(hù)更熟悉，他們會(huì)針對(duì)具體想要侵入破壞的內(nèi)容和目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的研究，并在侵入攻擊前制定詳盡的網(wǎng)絡(luò)侵入攻擊策略。而目前無(wú)線(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)在設(shè)置防侵入和攻擊系統(tǒng)時(shí)，都是以網(wǎng)絡(luò)的整體和全面信息作為前提和對(duì)象，但是忽略了網(wǎng)絡(luò)黑客并不對(duì)他們不需要的東西進(jìn)行任務(wù)的執(zhí)行和規(guī)劃。因此，在未來(lái)制定攻擊策略的方向上，必須精確到具體的攻擊區(qū)域。

4無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀的主要策略

4.1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性的拓?fù)溲莼呗?/h3>

無(wú)線(xiàn)傳感器的拓?fù)浠莼呗跃褪峭ㄟ^(guò)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；蛘咛岣呔W(wǎng)絡(luò)硬件的配置，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效果的升級(jí)，向抗毀性能較強(qiáng)的方向發(fā)展和進(jìn)步。由于是在規(guī)模和硬件上下功夫，因此網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)路的連接則不會(huì)受到影響。拓?fù)溲莼姆绞街饕峭ㄟ^(guò)k-連通網(wǎng)絡(luò)和無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，下面將對(duì)這兩種不同的方式進(jìn)行詳細(xì)的分析。

首先是k-連通網(wǎng)絡(luò)。它的主要工作方式是通過(guò)調(diào)節(jié)和改變無(wú)線(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)于信息的發(fā)射功率，從而使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連通性變得順暢，信息的傳播和流通不受阻礙，這樣可使無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，從而加強(qiáng)和提高了網(wǎng)絡(luò)抗毀性能力。但是，任何事物都存在兩面性，在拓?fù)溲莼倪^(guò)程中，也有可能因?yàn)橐恍┎淮_定的因素或者網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障等，造成拓?fù)溲莼慕Y(jié)構(gòu)的不完整，從而降低對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。因此，為了避免干擾，要特別重視對(duì)于功率的調(diào)節(jié)和程度把握。

其次是無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。它不同于k-聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)方式，它是依靠對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的新增從而實(shí)現(xiàn)，使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有著安全穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境和空間，這就形成了無(wú)線(xiàn)傳感器的無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠有效的提升無(wú)線(xiàn)傳感器的拓?fù)溲莼δ堋?/p>

4.2無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性的網(wǎng)絡(luò)重建與構(gòu)造策略

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的重建與構(gòu)造顧名思義就是在原來(lái)已有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，添加新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)施，在提升和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部架構(gòu)的同時(shí)，也強(qiáng)化了無(wú)線(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)抗毀性功能。主要的方式和方法有下列兩種。

第一種是通過(guò)搭建小世界網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。小世界是區(qū)別于大的網(wǎng)絡(luò)世界而存在的，它是通過(guò)對(duì)原來(lái)移動(dòng)和遠(yuǎn)程連接的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上搭建數(shù)據(jù)和信息傳送更為穩(wěn)定的小平臺(tái)，不僅提高了網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)性和安全性，也提高了無(wú)線(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)抗毀性能。其主要的應(yīng)用原理就是無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)屬于遠(yuǎn)程連接，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)行直接的連接，而是通過(guò)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與幾個(gè)少數(shù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，從而使得網(wǎng)絡(luò)里面的平均路徑的較小部分與聚類(lèi)系數(shù)的較大部分共同聯(lián)合起來(lái)，對(duì)于改善無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的通訊和信息輸送功能進(jìn)產(chǎn)生良性的影響，從而進(jìn)一步提高了無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。

第二種是引入中繼節(jié)點(diǎn)。它是一種比現(xiàn)行節(jié)點(diǎn)更加穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)形式，它可以改善無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)由于信息接收距離和通信路程較遠(yuǎn)而造成的能耗過(guò)大，無(wú)法正常工作的弊端，從而維持網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速。它在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)抗毀性策略應(yīng)用的主要作用就是他的存在和應(yīng)用，能夠使得無(wú)線(xiàn)傳感器保持在一個(gè)工作負(fù)荷比較均衡的狀態(tài)下，降低節(jié)點(diǎn)能耗，從而保持網(wǎng)絡(luò)的暢通無(wú)阻。

4.3無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由控制策略

路由控制主要是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中信息的多余部分進(jìn)行合理的安排和處置的策略。它的主要方式是將信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，不必進(jìn)行硬盤(pán)設(shè)施的更換或優(yōu)化，因而節(jié)省了成本，是未來(lái)在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性策略方面的主要技術(shù)突破和應(yīng)用，而具體備份機(jī)制的操作方式有以下兩種：

一是鏈路冗余控制。這是在節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間增加多條線(xiàn)路進(jìn)行信息的鏈接渠道，避免對(duì)于單一鏈條的過(guò)分依賴(lài)而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。即使網(wǎng)絡(luò)有故障，也可以避開(kāi)出現(xiàn)問(wèn)題的鏈條而通過(guò)其他冗余鏈路進(jìn)行信息的傳遞和流通，從而保證用戶(hù)的用網(wǎng)，也就意味著無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò)的抗毀性策略得到了強(qiáng)化和提升。

二是簇頭冗余控制。這種備份機(jī)制在事先在每一個(gè)簇單元準(zhǔn)備多個(gè)簇頭，以防在簇頭使用過(guò)多，能耗過(guò)大，無(wú)法進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，備用的簇頭可以派上用場(chǎng)，保證無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的連貫性和持續(xù)性。

5小結(jié)

總之，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的抗毀性策略是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展所面臨的主要問(wèn)題，只有研究好其抗毀性策略，才能面對(duì)和解決好網(wǎng)絡(luò)故障和網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。文章通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息受損及主要類(lèi)型和主要成因進(jìn)行詳細(xì)分析，提出了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性策略的重要性，并提出了3種提高抗毀性策略的主要途徑和方法。這對(duì)日后用理論方法與實(shí)踐應(yīng)用去解決具體網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，促進(jìn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和推廣，切實(shí)解決用戶(hù)在用網(wǎng)過(guò)程中的問(wèn)題，為廣大用戶(hù)提供一個(gè)安全、穩(wěn)定、可靠的用網(wǎng)環(huán)境，從而真實(shí)有效地提高中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平有一定的價(jià)值。