劉寧 張璐

摘 要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)容易遭受惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊，以此為基礎(chǔ)對其提出一種新型安全數(shù)據(jù)收集方法具有重要意義。安全數(shù)據(jù)匯集方法利用秘密共享的算法，由體制機(jī)制為網(wǎng)絡(luò)中安全數(shù)據(jù)匯集提供解決方案。因此，本文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中安全數(shù)據(jù)匯集方法及重要性進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上研究了創(chuàng)新發(fā)展的路徑。同時(shí)重點(diǎn)闡述相關(guān)理論以及理論在實(shí)踐中的適宜性，用“點(diǎn)帶面”的手段來進(jìn)行綜合運(yùn)用分析得出結(jié)論，并運(yùn)用結(jié)論和手段進(jìn)行“干預(yù)”，為下一步優(yōu)化分析工具提供有力的支撐。

關(guān)鍵詞：無線傳感器；網(wǎng)絡(luò)安全；數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.121

0 引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有無人值守、易被攻擊等特點(diǎn)，非法用戶可以采用技術(shù)手段，惡意攔截和獲取網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)信息，進(jìn)行盜取或篡改、破壞數(shù)據(jù)信息。這些節(jié)點(diǎn)，也時(shí)常變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集的黑洞。因此，如何有效處理和提高傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)安全性，降低數(shù)據(jù)被惡意節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攔截的概率。成為當(dāng)前課題研究的重要方向之一。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型及其概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通常由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成，在該模型中每個(gè)傳感器的節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，也都具有獨(dú)立供電單元，同時(shí)具備有線、無線的電子通訊功能。此外，匯聚節(jié)點(diǎn)是同時(shí)具備計(jì)算功能和存儲功能的數(shù)據(jù)收集中心，可以實(shí)現(xiàn)定期從傳感器節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行收集數(shù)據(jù)。 在不影響設(shè)備的運(yùn)行的前提下，進(jìn)行保護(hù)性和維護(hù)性的監(jiān)測，主要是通過相關(guān)的參數(shù)，進(jìn)行監(jiān)測來了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行情況，即在某些故障敏感環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)置專門的監(jiān)測器，以發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的缺陷來進(jìn)行預(yù)防性保護(hù)。

2 基于反饋的安全數(shù)據(jù)匯集方法

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)匯集，是將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)通過中繼節(jié)點(diǎn)不斷轉(zhuǎn)達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)的一個(gè)完整處理過程，這個(gè)過程的優(yōu)點(diǎn)：一是能夠適時(shí)檢測輸出缺陷，預(yù)防事故的發(fā)生的幾率，提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性和可靠性；二是可以大幅度地提高匯集的針對性和有效性；三是及時(shí)掌握和把握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的潛在性的缺陷以及掌握缺陷的發(fā)展情況。

2.1 基于反饋的安全路徑構(gòu)造

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)匯集，即是包含了一個(gè)前端和一個(gè)后臺的控制中心組成的系統(tǒng)。一是站前設(shè)備匯集分析系統(tǒng)，主要是前端的傳感器和控制器。系統(tǒng)控制采取的是系統(tǒng)總控，來控制每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器。該算法主要是采用了“跟蹤-反饋”機(jī)制進(jìn)行安全的數(shù)據(jù)收集，如果一個(gè)數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，那么后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸也是安全的，從而給出安全數(shù)據(jù)收集算法。安全路徑架構(gòu)，如圖1所示：

2.2 數(shù)據(jù)收集和智能分析

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場運(yùn)行管理人員，通過管理信息系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)動態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)過程的信息化、可視化。系統(tǒng)可自動生成多種信息統(tǒng)計(jì)圖形和報(bào)表，從而更客觀的進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的反饋。同時(shí)，系統(tǒng)具有強(qiáng)大的歷史數(shù)據(jù)追溯和分析功能，通過動態(tài)的曲線和數(shù)據(jù)，可以更加直觀反映路徑的科學(xué)性和合理性。但是，安全路徑的安全性需要根據(jù)數(shù)據(jù)收集的服務(wù)質(zhì)量來決定，盡可能將惡意節(jié)點(diǎn)排除在路由之外，從而提高數(shù)據(jù)收集的科學(xué)性與可靠性。

3 模擬實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為進(jìn)一步的驗(yàn)證和分析所提出的方法，初步設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要采用的評價(jià)指標(biāo)是數(shù)據(jù)包被攔截率，即被惡意節(jié)點(diǎn)攔截的數(shù)據(jù)包量和源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)的比率。實(shí)驗(yàn)首先對單一源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，對于每一組確定的惡意節(jié)點(diǎn)，針對源節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一定數(shù)量的數(shù)據(jù)收集操作，同時(shí)，計(jì)算源節(jié)點(diǎn)平均數(shù)據(jù)包被攔截率。當(dāng)惡意節(jié)點(diǎn)數(shù)量增多的時(shí)候，數(shù)據(jù)包被攔截率也呈現(xiàn)上升趨勢。本文針對上述安全數(shù)據(jù)匯集方法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)測試，得出該方法對惡意節(jié)點(diǎn)攔截具有顯著效果，可有效提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

4 結(jié)論

綜上所述，本文采用了“跟蹤-反饋”機(jī)制，充分利用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由功能，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于安全路徑的構(gòu)造是數(shù)據(jù)收集的“副產(chǎn)品”，本身不會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響，為后續(xù)的數(shù)據(jù)收集提供了安全的路由路徑，具有較好的安全性和可靠性，具有推廣價(jià)值。

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作者簡介：劉寧（1990-），男，山東萊蕪人，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信。