【正文】 的節(jié)點數(shù)據(jù)融合問題路由協(xié)議能分組匯聚類似節(jié)點以有效節(jié)能和數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化算法的收斂性和復雜度考慮網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的變化，路由協(xié)議算法應快速收斂并盡量簡單，占用少量存儲空間動態(tài)性和擴展性適應網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變化 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議分類大致可分為：能量感知路由、地理位置路由、QoS QoS：（Quality of Service）即服務質(zhì)量。對于網(wǎng)絡業(yè)務，服務質(zhì)量包括傳輸?shù)膸?、傳送的時延、數(shù)據(jù)的丟包率等。路由、查詢驅(qū)動路由、層次式路由和洪泛式路由計算機網(wǎng)絡中的QoS分層的網(wǎng)絡通信協(xié)議之傳輸層 傳輸層：OSI層模型中負責數(shù)據(jù)通信的最高層，又是面向網(wǎng)絡通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中間層。該層彌補高層所要求的服務和網(wǎng)絡層所提供的服務之間的差距，是唯一負責總體的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制的一層。傳輸層提供端到端的交換數(shù)據(jù)的機制，傳輸層對會話層等高三層提供可靠的傳輸服務，對網(wǎng)絡層提供可靠的目的地站點信息。協(xié)議 無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c：1. 傳感器網(wǎng)絡大多選擇免費的ISM頻段且節(jié)點資源受限，使得網(wǎng)絡傳輸誤碼率較高。2. 數(shù)據(jù)流量樹形分布，越靠近Sink網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實現(xiàn)網(wǎng)絡互連，是最復雜的網(wǎng)絡互連設備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應目的系統(tǒng)的需求。同時，網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運行在OSI 7層協(xié)議的頂層應用層。 節(jié)點的區(qū)域發(fā)生擁塞的可能性越大。3. 傳感器節(jié)點的存儲資源極其有限，在網(wǎng)絡流量過大時，容易導致協(xié)議棧內(nèi)的數(shù)據(jù)包存儲緩沖區(qū)溢出，產(chǎn)生丟包。4. 傳感器節(jié)點易損，造成網(wǎng)絡拓撲和傳輸路徑劇烈變化。5. 數(shù)據(jù)融合對傳輸協(xié)議造成影響。為什么UDP不適合無線傳感器網(wǎng)絡？答：UDP為無連接傳輸服務，沒有擁塞控制機制，當網(wǎng)絡發(fā)生擁塞后造成大量丟包，浪費能量，與上述第二點不兼容。為什么TCP不適合無線傳感器網(wǎng)絡？1. TCP對于融合掉的數(shù)據(jù)包，視為丟包而引發(fā)重傳，與上述第五點不兼容。2. 無線傳感器網(wǎng)絡拓撲變化較大，會給TCP連接的建立和維護帶來很困難3. TCP保證每個數(shù)據(jù)包都正確傳輸?shù)奶攸c不適用與無線傳感器網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)強冗余性和關(guān)聯(lián)性的性質(zhì)。4. TCP重傳實現(xiàn)機制對于數(shù)據(jù)量小的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包情況會造成無謂的能量浪費。5. TCP要求每個節(jié)點具有全局的網(wǎng)絡地址，很明顯不適用于無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡常見的傳輸層協(xié)議：1. Pump Slowly，F(xiàn)etch Quickly（PSFQ）緩發(fā)快取2. ESRT無線傳感器網(wǎng)絡安全無線傳感器網(wǎng)絡影響安全機制設計的幾點因素：1. 節(jié)點能量 節(jié)點能量：節(jié)點能量消耗來源主要為：傳感器消耗、節(jié)點通信、處理器功耗，通信功耗遠大于計算功耗。有限：所有的安全機制都需要引入控制保溫或者增加數(shù)據(jù)包長度，這必將增加節(jié)點的能量消耗。2. 節(jié)點存儲受限3. 通信的不可靠性：無線信道的不可靠性和開放性4. 通信的高延遲：傳感器網(wǎng)絡大多采用多跳方式將數(shù)據(jù)包傳輸給Sink節(jié)點5. 安全需求多樣性6. 網(wǎng)絡無人值守7. 感知數(shù)據(jù)量大無線傳感器網(wǎng)絡安全攻擊：協(xié)議層攻擊方法防御手段物理層擁塞攻擊跳頻、優(yōu)先級消息、低占空比、區(qū)域映射物理破壞破壞證明、節(jié)點偽裝和隱藏數(shù)據(jù)鏈路層碰撞攻擊糾錯碼耗盡攻擊設置競爭門限非公平競爭使用短幀策略和非優(yōu)先級策略網(wǎng)絡層虛假路由信息選擇性重發(fā)女巫攻擊HELLO 攻擊告知欺騙丟棄和貪婪破壞使用冗余路徑、探測機制匯聚節(jié)點攻擊使用加密和逐跳認證機制黑洞攻擊認證、監(jiān)視、冗余機制方向誤導攻擊出口過濾、認證和監(jiān)視機制傳輸層洪泛攻擊客戶端謎題失步攻擊認證無線傳感器網(wǎng)絡安全技術(shù)：1. 加密技術(shù)2. 密鑰管理3. 安全路由4. 網(wǎng)絡入侵檢測 盲區(qū) 無線傳感器網(wǎng)絡分析和仿真技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡nesC語言nesC 是對 C 的擴展，它基于體現(xiàn)TinyOS 的結(jié)構(gòu)化概念和執(zhí)行模型而設計 。 TinyOS 是為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點而設計的一個事件驅(qū)動的操作系統(tǒng)，傳感器網(wǎng)絡節(jié)點擁有非常有限的資源 ( 舉例來說., 8K 字節(jié)的程序儲存器,512個字節(jié)的隨機存取儲存器) 。TinyOS 用 nesC 重新編寫。 1． 結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的分離: 程序有組件 組件：組件（Component）是對數(shù)據(jù)和方法的簡單封裝。C++ Builder中，一個組件就是一個從TComponent派生出來的特定對象。組件可以有自己的屬性和方法。屬性是組件數(shù)據(jù)的簡單訪問者。方法則是組件的一些簡單而可見的功能。使用組件可以實現(xiàn)拖放式編程、快速的屬性處理以及真正的面向?qū)ο蟮脑O計。VCL和CLX組件是C++ Builder系統(tǒng)的核心。 構(gòu)成, 它們裝配在一起 ( 配線 ) 構(gòu)成完整程序. 組件定義兩類域, 一類用于它們的描述 ( 包含它們的接口請求名稱) ，另一類用于它們的補充。組件內(nèi)部存在作業(yè)形式的協(xié)作。 控制線程可以通過它的接口進入一個組件。這些線程產(chǎn)生于一件作業(yè)或硬件中斷。 　　l2． 根據(jù)接口的設置說明組件功能。 接口 接口：一系列聲明的有名函數(shù)集合，同時接口也是連接不同組件的紐帶。接口是一些抽象方法和常量所組成的集合以使不相關(guān)的對象能夠彼此通信。接口中不能實現(xiàn)任何方法,它的方法必須在繼承它的類中實現(xiàn)?？梢杂山M件提供或使用。被提供的接口表現(xiàn)它為使用者提供的功能，被使用的接口表現(xiàn)使用者完成它的作業(yè)所需要的功能。 　　l3． 接口有雙向性: 它們敘述一組接口供給者 (指令)提供的函數(shù)和一組被接口的使用者(事件)實現(xiàn)的函數(shù)。這允許一個單一的接口能夠表現(xiàn)組件之間復雜的交互作用 (舉例來說.,當某一事件在一個回調(diào)之前發(fā)生時，對一些事件的興趣登記)。 這是危險的，因為 TinyOS 中所有的長指令 (舉例來說. 發(fā)送包)是非中斷的。 他們的完成由一個事件( 發(fā)送完成)標志。 通過敘述接口，一個組件不能調(diào)用發(fā)送指令除非它提供 sendDone 事件的實現(xiàn)。通常指令向下調(diào)用，比如， 從應用組件到那些比較靠近硬件的調(diào)用,而事件則向上調(diào)用。特定的原始事件與硬件中斷是關(guān)聯(lián)的 (這種關(guān)聯(lián)是由系統(tǒng)決定的,因此在本參考手冊中不作進一步描述)。4． 組件通過接口彼此靜態(tài)地相連。 這增加運行時效率,支持 rubust 設計, 而且允許更好的程序靜態(tài)分析。 　　l5． nesC基于由編譯器生成完整程序代碼的需求設計。這考慮到較好的代碼重用和分析。這方面的一例子是 nesC 的編譯時間數(shù)據(jù)競爭監(jiān)視器。 　　l6． nesC 的協(xié)作模型基于一旦開始直至完成作業(yè) , 并且中斷源可以彼此打斷作業(yè). nesC 編譯器標記由中斷源引起的潛在的數(shù)據(jù)競爭。盲區(qū)： nesC語法 TinyOS操作系統(tǒng) 簡介 　TinyOS的構(gòu)件包括網(wǎng)絡協(xié)議、分布式服務器、傳感器驅(qū)動及數(shù)據(jù)識別工具。其良好的電源管理源于事件驅(qū)動執(zhí)行模型，該模型也允許時序安排具有靈活性。TinyOS已被應用于多個平臺和感應板中。 　　◆TinyOS操作系統(tǒng)、庫和程序服務程序是用nesC寫的 　　◆nesC是一種開發(fā)組件式結(jié)構(gòu)程序的語言 　　◆nesC是一種C語法風格的語言，但是支持TinyOS的并發(fā)模型，以及組織、命名和連接組件成為健壯的嵌入式網(wǎng)絡系統(tǒng)的機制 　　 ◇nesC應用程序是由有良好定義的雙向接口的組件構(gòu)建的 　　 ◇nesC定義了一個基于任務和硬件事件處理的并發(fā)模型，并能在編譯時檢測數(shù)據(jù)流組件規(guī)范u nesC應用程序由一個或多個組件連接而成 　　u 一個組件可以提供或使用接口 　　 ●組件中mand接口由組件本身實現(xiàn) 　　 ●組件中event接口由調(diào)用者實現(xiàn) 　　 ●接口是雙向的，調(diào)用mand接口必須實現(xiàn)其event接口并發(fā)模型◆TinyOS只能運行單個由所需的系統(tǒng)模塊和自定義模塊構(gòu)成的應用程序 　　◆兩個線程 　　◇任務 　　 ●一次運行完成，非搶占式 　　◇硬件事件處理 　　 ●處理硬件中斷 　　 ●一次運行完成，搶占式 　●用于硬件中斷處理的mand和event必須用async關(guān)鍵字聲明 盲區(qū)：TinyOS操作系統(tǒng)的使用 無線傳感器網(wǎng)絡與通信網(wǎng)絡的結(jié)合 無線傳感器網(wǎng)絡部署在被監(jiān)測對象內(nèi)部或者附近，在大多數(shù)應用中每用戶與網(wǎng)絡的部署地區(qū)相距甚遠，如果在被監(jiān)測區(qū)域到觀察者之間的數(shù)據(jù)傳輸完全依靠無線傳感器網(wǎng)絡實現(xiàn)，將極大的增加網(wǎng)絡成本。同時，由于節(jié)點能力受限，很難保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r、安全和可靠。由此可見，無線傳感器網(wǎng)絡和電信網(wǎng) 電信網(wǎng)：（telemunication network）利用有線、無線或二者結(jié)合的電磁、光電系統(tǒng)，傳遞文字、聲音、數(shù)據(jù)、圖像或其他任何媒體信息的網(wǎng)絡。在我國，電信網(wǎng)是指原郵電部建設、管理的網(wǎng)，如傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)(PSTN)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)、幀中繼網(wǎng)(FR)、ATM網(wǎng)等。電信網(wǎng)由終端設備、傳輸鏈路和交換設備三要素構(gòu)成，運行時還應輔之以信令系統(tǒng)、通信協(xié)議以及相應的運行支撐系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng)：（internet）互聯(lián)網(wǎng)，即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機按照一定的通訊協(xié)議組成的國際計算機網(wǎng)絡?；ヂ?lián)網(wǎng)是指將兩臺計算機或者是兩臺以上的計算機終端、客戶端、服務端通過計算機信息技術(shù)的手段互相聯(lián)系起來的結(jié)果，人們可以與遠在千里之外的朋友相互發(fā)送郵件、共同完成一項工作、共同娛樂。 等通信網(wǎng)絡的結(jié)合是發(fā)展的大趨勢。業(yè)務和應用場景 物聯(lián)網(wǎng)掀起了繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)之后的又一波世界信息產(chǎn)業(yè)新浪潮。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)已成為各國競爭的焦點，它將成為未來經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和科技創(chuàng)新的最重要的基礎設施。 —— ZigbeeZigbee簡介 Zigbee Zigbee：簡單的說，ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡。與移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，ZigBee網(wǎng)絡主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，每個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。的設計目標是在保證低耗電性的前提下，開發(fā)一種易部署、低復雜度、低成本、短距離、低速率、自組織的無線網(wǎng)絡，在工業(yè)控制、家庭智能化、無線傳感器網(wǎng)絡等領域有廣泛的應用前景。簡而言之，Zigbee就是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網(wǎng)技術(shù)。Zigbee技術(shù)優(yōu)勢：1. 低功耗：Zigbee藍牙WIFI2. 低成本：簡化協(xié)議3. 低速率：20~250kbit/s4. 近距離：10m~100m之間5. 短時延：響應速度快，設備搜索時延一般為30ms，休眠激活時延15ms，設備信道接入時延15ms。進一步節(jié)省電能6. 網(wǎng)絡容量大：適宜支持簡單器件。全功能器件(FFD)和簡化功能器件(RFD)。一個Zigbee網(wǎng)絡可以最多包括255個Zigbee網(wǎng)絡節(jié)點，通過網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器，整個網(wǎng)絡最多可支持超過64000個Zigbee網(wǎng)絡節(jié)點7. 高安全：在數(shù)據(jù)傳輸中提供了三級