物联网与泛在智能(4)

2.4 安全技术

由于资源限制等特性，无线传感器网络的安全问题比传统网络面临更多的挑战。适用于无线传感器网络的低能耗安全解决方案需考虑通信和计算的有效负载、安全密钥的分发与更新、节点安全认证与抗捕获性、安全密钥管理的扩展性等因素。这部分研究的目的是保证节点安全通信的信息安全。

密钥管理是安全管理中最重要、最基础的环节，引入密钥管理机制进行有效控制，对增加网络的安全性和抗攻击性是非常重要的。另外，在传感器网络安全攻击方面，常常集中于安全路由技术。近年来，中国对传感器网络安全的研究主要集中在某些具体的密钥管理协议方面，对网络安全性缺乏系统地研究，且基本上还停留在理论模型的水平上。在安全路由技术方面的研究主要集中在路由算法的稳定性和算法仿真等方面，提出传感器网络路由的安全模型和安全目标，尚未提出一些具体实用的安全路由方法。

总的来说，中国对传感器网络的安全模型研究大部分集中在某个特殊的应用场合，针对无线传感器网络的通用性安全解决方案的研究较为缺乏，因此系统地开展传感器网络的通用安全模型的研究和实践，包括安全通信协议、安全密钥管理机制、安全路由与访问控制等模型是当前安全技术研究一个目标和趋势。

3 传感网体系架构

传感网体系结构旨在研究网络中节点间关系，即网络组织形式。传统的无线传感器网络中，数量庞大的节点之间往往采用平等、多跳、自组织的无线通信方式完成用户指定的任务。而这种基于静态固定数据接入节点的网络存在着节点能量损耗不均匀、数据传输效率低、部署缺乏灵活性、网络结构单一、易产生路由空洞、覆盖空洞及瓶颈节点等固有问题，往往导致其整体网络性能劣化。因此，层次型WSN近年来成为研究热点，它优化了如能效、吞吐量、实时性、可靠性、可扩展性等网络性能。

3.1平面传感网络架构

平面无线传感网络体系结构是由散布在一定地理区域的大量静态节点组成。感知数据由源节点以自组织方式经过多跳传递到远端Sink节点。通常情况下，这些节点具备类似的能量、储存、计算和传输能力，即节点是同构的。其数据流向多表现为“多对一”的特征，Sink的邻居节点将充当大数据量的转发节点功能。因此，随着网络规模的扩大，将不可避免地在Sink邻居节点处形成瓶颈节点，导致网络性能下降，甚至直接导致网络瘫痪。

此外，数据在多跳网络中传输丢失的机率随网络规模的扩大而增加，转发数据节点数量也随网络规模增大而增多，相应的能量消耗加剧，由此导致网络性能随网络规模的扩张而降低。