無線傳感網(wǎng)絡(luò)安全改進方案研究
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當(dāng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點分布時，通過靜態(tài)輸入或者通過密鑰管理模式對每個節(jié)點初始化密鑰，每一個節(jié)點都有相同的初始密鑰，在傳輸過程中，數(shù)據(jù)包使用根密鑰進行加密，下一個密鑰同數(shù)據(jù)包一同傳輸；接收器使用根密鑰對數(shù)據(jù)包進行解碼，并將密鑰的哈希算法值與舊密鑰進行比較，如果相同就將新密鑰替換舊密鑰，作為下一次數(shù)據(jù)包解碼的密鑰。這樣的密鑰解密使用的是對稱加密的方法，運算的強度大大小于非對稱加密算法。但由于密鑰的不固定性，使監(jiān)聽和破譯的難度加大，因此可以很好地滿足無線開放數(shù)據(jù)傳輸同時要求低耗能的要求。
2 安全方案的改進
在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于受環(huán)境噪聲、地面和建筑物的反射、多普勒效應(yīng)和多徑等多種衰變效應(yīng)的影響，傳感器信號通過無線信道傳輸?shù)倪^程中很容易發(fā)生錯誤，使接收端接收到錯誤的信息。并且在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)某些特殊的應(yīng)用環(huán)境，必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。同時時變加密方法也存在明顯的缺點，由于密鑰的連續(xù)性，要求每一次接收器都能夠收到正確密鑰，才能夠完成數(shù)據(jù)解密和更新密鑰。如果一個合法的接收器由于傳輸中的干擾而收到了錯誤的密鑰數(shù)據(jù)或者暫時的無法連接而失去了密鑰的更新操作。那么它就無法繼續(xù)解密數(shù)據(jù)和更新密鑰，節(jié)點將與整個網(wǎng)絡(luò)失去了聯(lián)系。
通過增大發(fā)送端的輸出功率可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑫r也提高了無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能源功耗，這樣就減少了節(jié)點的使用壽命。如果通過編碼方式提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕S著糾錯位數(shù)的增加，編碼的長度會大大增加，數(shù)據(jù)包的編碼處理和解碼處理同樣需要增加節(jié)點的能耗。只有在對可靠性要求較高時，才可以考慮這種方案。但是通過對數(shù)據(jù)傳輸采用差錯補救控制，在無需太多增加編碼復(fù)雜程度的條件下，可以將數(shù)據(jù)傳輸錯誤造成的損失降到最低。
通過研究，知道節(jié)點間傳輸數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)分為2部分，一部分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，一部分為密鑰數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)一次錯誤，可以放棄這一數(shù)據(jù)，不會影響傳輸節(jié)點的工作，但是如果密鑰數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，節(jié)點就會失去下一次解密的密鑰，結(jié)點就會與整個網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系。因此可以在傳輸數(shù)據(jù)包中，通過增加再后一次解密的密鑰Ki+1字節(jié)，使接收節(jié)點在開始數(shù)據(jù)傳輸后始終保證擁有本次解密的K值和下一次解密的Ki+1值，當(dāng)本次數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送錯誤后，可以丟棄本次數(shù)據(jù)包，等待下一數(shù)據(jù)包成功收到后直接使用密鑰Ki+1進行解密，減少一次數(shù)據(jù)包錯誤造成節(jié)點失去和源節(jié)點聯(lián)系的可能性，降低節(jié)點對單一密鑰的依賴，改進的編碼原理如圖2所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/161780.htm
3 結(jié)語
通過增加1次密鑰的方法可以增強時變加密方法的薄弱環(huán)節(jié)，減少接收節(jié)點對一次密鑰的依賴。并可通過此種方式進行擴展，增加Ki+2字節(jié)，使接收節(jié)點同時擁有第2次解密的密鑰，這樣就可以防止2次數(shù)據(jù)包錯誤對節(jié)點的影響。在不增加傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)和編碼耗費的情況下，達到節(jié)點安全工作的目的。由于隨機錯誤連續(xù)出現(xiàn)大概率大大低于1次出現(xiàn)的概率，因此這種方案可改善無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸安全和節(jié)點連接的可靠性。
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