【正文】 ESRT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全無線傳感器網(wǎng)絡(luò)影響安全機制設(shè)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。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(luò)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(luò)無人值守7. 感知數(shù)據(jù)量大無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(luò)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(luò)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(luò)入侵檢測 盲區(qū) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分析和仿真技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shè)計 。TinyOS 用 nesC 重新編寫。C++ Builder中，一個組件就是一個從TComponent派生出來的特定對象。屬性是組件數(shù)據(jù)的簡單訪問者。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(shè)計。 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。 控制線程可以通過它的接口進入一個組件。 　　l2． 根據(jù)接口的設(shè)置說明組件功能。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?？梢杂山M件提供或使用。 　　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。 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)。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)。 這增加運行時效率,支持 rubust 設(shè)計, 而且允許更好的程序靜態(tài)分析。這考慮到較好的代碼重用和分析。 　　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。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操作系統(tǒng)、庫和程序服務(wù)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(luò)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(wù)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(wù) 　　 ●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(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)實現(xiàn)，將極大的增加網(wǎng)絡(luò)成本。由此可見，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)。電信網(wǎng)由終端設(shè)備、傳輸鏈路和交換設(shè)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)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(wù)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。業(yè)務(wù)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。 —— 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(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。的設(shè)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(luò)，在工業(yè)控制、家庭智能化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。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(shè)備搜索時延一般為30ms，休眠激活時延15ms，設(shè)備信道接入時延15ms。全功能器件(FFD)和簡化功能器件(RFD)。8. 免執(zhí)照頻段：物理層采用ISM頻段 9. 數(shù)據(jù)傳輸可靠：媒體接入控制層（MAC層）采用talkwhenready的碰撞避免機制。Zigbee聯(lián)盟對Zigbee標準的制定：IEEE 、MAC層及數(shù)據(jù)鏈路層。Zigbee應用領(lǐng)域Zigbee網(wǎng)絡(luò)的冗余、自組織和自愈能力適合于許多類型的應用，主要包括數(shù)字家庭、工業(yè)控制和智慧交通等領(lǐng)域。該產(chǎn)品采用高性能的工業(yè)級ZigBee方案，提供SMT與DIP接口，可直接連接TTL接口設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能；低功耗設(shè)計，最低功耗小于1mA；提供6路I/O，可實現(xiàn)數(shù)字量輸入輸出、脈沖輸出；其中有3路I/O還可實現(xiàn)模擬量采集、脈沖計數(shù)等功能。 zigbee組網(wǎng)模式（2） Zigbee自組織網(wǎng)ZigBee技術(shù)所采用的自組織網(wǎng)是怎么回事？舉一個簡單的例子就可以說明這個問題，當一隊傘兵空降后，每人持有一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊的通 信范圍內(nèi)，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯(lián)互通的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。因而，模塊還可以通過重 新尋找通信對象，確定彼此間的聯(lián)絡(luò)，對原有網(wǎng)絡(luò)進行刷新。 為什么要使用自組織網(wǎng)來通信？ 網(wǎng)狀網(wǎng)通信實際上就是多通道通信，在實際工業(yè)現(xiàn)場，由于各種原因，往往并不能保證每一個無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車禍，道路維 修等，使得某條道路的交通出現(xiàn)暫時中斷，此時由于我們有多個通道，車輛（相當于我們的控制數(shù)據(jù)）仍然可以通過其他道路到達目的地。 為什么要采用動態(tài)路由的方式？所謂動態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂讲⒉皇穷A先設(shè)定的，而是傳輸數(shù)據(jù)前，通過對網(wǎng)絡(luò)當時可利用的所有路徑進行搜索，分析它們的位置關(guān)系以及遠近，然后選擇其中的一條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。在實際工業(yè)現(xiàn)場，預先確定的傳輸路徑隨時都可能發(fā)生變化，或者因各種原因路徑被中斷了，或者過于繁忙不能進行及時傳送。Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲 Zigbee采用IEEE ：IEEE 。IEEE , WirelessHART, 和MiWi規(guī)范的基礎(chǔ)。任務(wù)組TG4：制定IEEE ，針對低速無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（lowrate wireless personal area network, LRWPAN）制定標準。任務(wù)組TG4定義的LRWPAN網(wǎng)絡(luò)的特征與傳感器網(wǎng)絡(luò)有很多相似之處，很多研究機構(gòu)把它作為傳感器的通信標準。網(wǎng)絡(luò)的基本組成單元是設(shè)備，在同一個物理系到范圍內(nèi)，兩個或者兩個以上的設(shè)備可以構(gòu)成一個無線個人網(wǎng)（WPAN）。通俗的講：一個協(xié)調(diào)器節(jié)點+多個路由器節(jié)點+n多個終端設(shè)備節(jié)點=一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：建立和配置網(wǎng)絡(luò)，它是網(wǎng)絡(luò)上的第一個設(shè)備，一旦網(wǎng)絡(luò)建立完成，網(wǎng)絡(luò)的后續(xù)操作不依賴這個協(xié)調(diào)器的存在。終端設(shè)備：工作載體，可以根據(jù)需要進入休眠。網(wǎng)絡(luò)中大部分設(shè)備都是精簡功能設(shè)備。Zigbee網(wǎng)絡(luò)有兩種組網(wǎng)方式：星型網(wǎng)絡(luò)和對等網(wǎng)絡(luò)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器一般使用持續(xù)電力系統(tǒng)供電，而其他設(shè)備采用電池供電。地址模式：網(wǎng)絡(luò)號+設(shè)備標識點對點網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個設(shè)備只要能夠彼此收到對方的無線信號，就可以進行直接通信，不需要其他設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)。地址模式：直接使用源/目的地址 星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)在星型網(wǎng)絡(luò)的形成過程中，第一步就是建立網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。 一種簡單的策略是：一個FFD設(shè)備在第一次被激活后，首先廣播查詢網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的請求，如果接收到回應說明網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，再通過一系列認證過程，設(shè)備就成為了這個網(wǎng)絡(luò)中的普通設(shè)備。當然，這里還存在一些更深入的問題，一個是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器過期問題，如原有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器損壞或者能量耗盡；另一個是偶然因素造成多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器競爭問題，如移動物體阻擋導致一個FFD自己建立網(wǎng)絡(luò)，當移動物體離開的時候，網(wǎng)絡(luò)中將出現(xiàn)多個協(xié)調(diào)器。不同星型網(wǎng)絡(luò)之間獨立運行，互不干擾，但可通過設(shè)置專門的網(wǎng)關(guān)完成相互通信。星型網(wǎng)絡(luò)中的兩個設(shè)備如果需要互相通信，都是先把各自的數(shù)據(jù)包發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，然后由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)給對方。簇樹網(wǎng)絡(luò)是點對點網(wǎng)絡(luò)的一個例子，下面以簇樹網(wǎng)絡(luò)為例描述點到點網(wǎng)絡(luò)的形成過程：在簇樹網(wǎng)絡(luò)中，絕大多數(shù)設(shè)備是FFD設(shè)備，而RFD設(shè)備總是作為簇樹的葉設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。（不同于星型拓撲結(jié)構(gòu)之處）在這些協(xié)調(diào)器中，只有一個可以充當整個點對點網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器首先將自己設(shè)為簇頭（cluster header ,CLH），并將簇標識符（cluster identifier, CID）設(shè)置為0，同時為該簇選擇一個未被使用的PAN網(wǎng)絡(luò)標識符，形成網(wǎng)絡(luò)中的第一個簇。設(shè)備可否成為簇成員，由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器決定。新加入的設(shè)備會將簇頭作為它的父設(shè)備加入到自己的鄰居列表中。隨著設(shè)備的不斷加入，就形成了多簇網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)功能簡介超幀結(jié)構(gòu) 超幀”這個概念在GSM移動通信系統(tǒng)里。結(jié)構(gòu)。“幀”數(shù)據(jù)由兩部分組成：幀頭和幀數(shù)據(jù)。由協(xié)調(diào)器發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)信標（beacon）對超幀進行了限定，并且將一個超幀分為了16個等大小的時間槽。在不活躍時段，協(xié)調(diào)器可能會進入省電模式。信標常被用來對附屬的設(shè)備進行同步、辨識一個PAN個域網(wǎng)或?qū)Τ瑤Y(jié)構(gòu)進行描述。所有的傳輸都必須在下一個信標到來之前完成。這些時段就叫做保證時隙（GTSs）。一個PAN協(xié)調(diào)器在一個超幀中最多能分配7個這樣的GTSs，并且一個GTSs可以占用多個時間槽（但是一個GTSs不可以橫跨兩個超幀）。所有用于競爭的信息都在無競爭時段（CFP）到來前傳輸完畢。數(shù)據(jù)傳輸模型網(wǎng)絡(luò)中存在3種類型的數(shù)