無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的安全威脅分析與對策

　　很顯然，目前通用的傳感節點(diǎn)具有很大的安全漏洞，攻擊者通過(guò)此漏洞，可方便地獲取傳感節點(diǎn)中的機密信息、修改傳感節點(diǎn)中的程序代碼，如使得傳感節點(diǎn)具有多個(gè)身份ID，從而以多個(gè)身份在傳感器網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行通信，另外，攻擊還可以通過(guò)獲取存儲在傳感節點(diǎn)中的密鑰、代碼等信息進(jìn)行，從而偽造或偽裝成合法節點(diǎn)加入到傳感網(wǎng)絡(luò )中。一旦控制了傳感器網(wǎng)絡(luò )中的一部分節點(diǎn)后，攻擊者就可以發(fā)動(dòng)很多種攻擊，如監聽(tīng)傳感器網(wǎng)絡(luò )中傳輸的信息，向傳感器網(wǎng)絡(luò )中發(fā)布假的路由信息或傳送假的傳感信息、進(jìn)行拒絕服務(wù)攻擊等。

　　對策：由于傳感節點(diǎn)輕易被物理操縱是傳感器網(wǎng)絡(luò )不可回避的安全問(wèn)題，必須通過(guò)其它的技術(shù)方案來(lái)提高傳感器網(wǎng)絡(luò )的安全性能。如在通信前進(jìn)行節點(diǎn)與節點(diǎn)的身份認證;設計新的密鑰協(xié)商方案，使得即使有一小部分節點(diǎn)被操縱后，攻擊者也不能或很難從獲取的節點(diǎn)信息推導出其它節點(diǎn)的密鑰信息等。另外，還可以通過(guò)對傳感節點(diǎn)軟件的合法性進(jìn)行認證等措施來(lái)提高節點(diǎn)本身的安全性能。

　　3.2信息竊聽(tīng)

　　根據無(wú)線(xiàn)傳播和網(wǎng)絡(luò )部署特點(diǎn)，攻擊者很輕易通過(guò)節點(diǎn)間的傳輸而獲得敏感或者私有的信息，如：在通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )監控室內溫度和燈光的場(chǎng)景中，部署在室外的無(wú)線(xiàn)接收器可以獲取室內傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)的溫度和燈光信息;同樣攻擊者通過(guò)監聽(tīng)室內和室外節點(diǎn)間信息的傳輸，也可以獲知室內信息，從而揭露出房屋主人的生活習性。

　　對策：對傳輸信息加密可以解決竊聽(tīng)問(wèn)題，但需要一個(gè)靈活、強健的密鑰交換和治理方案，密鑰治理方案必須輕易部署而且適合傳感節點(diǎn)資源有限的特點(diǎn)，另外，密鑰治理方案還必須保證當部分節點(diǎn)被操縱后（這樣，攻擊者就可以獲取存儲在這個(gè)節點(diǎn)中的生成會(huì )話(huà)密鑰的信息），不會(huì )破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的安全性。由于傳感節點(diǎn)的內存資源有限，使得在傳感器網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現大多數節點(diǎn)間端到端安全不切實(shí)際。然而在傳感器網(wǎng)絡(luò )中可以實(shí)現跳-跳之間的信息的加密，這樣傳感節點(diǎn)只要與鄰居節點(diǎn)共享密鑰就可以了。在這種情況下，即使攻擊者捕捉了一個(gè)通信節點(diǎn)，也只是影響相鄰節點(diǎn)間的安全。但當攻擊者通過(guò)操縱節點(diǎn)發(fā)送虛假路由消息，就會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的路由拓撲。解決這種問(wèn)題的辦法是具有魯棒性的路由協(xié)議，另外一種方法是多路徑路由，通過(guò)多個(gè)路徑傳輸部分信息，并在目的地進(jìn)行重組。

　　3.3私有性問(wèn)題

　　傳感器網(wǎng)絡(luò )是用于收集信息作為主要目的的，攻擊者可以通過(guò)竊聽(tīng)、加入偽造的非法節點(diǎn)等方式獲取這些敏感信息，假如攻擊者知道怎樣從多路信息中獲取有限信息的相關(guān)算法，那么攻擊者就可以通過(guò)大量獲取的信息導出有效信息。一般傳感器中的私有性問(wèn)題，并不是通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò )去獲取不大可能收集到的信息，而是攻擊者通過(guò)遠程監聽(tīng)WSN，從而獲得大量的信息，并根據特定算法分析出其中的私有性問(wèn)題。因此攻擊者并不需要物理接觸傳感節點(diǎn)，是一種低風(fēng)險、匿名的獲得私有信息方式。遠程監聽(tīng)還可以使單個(gè)攻擊者同時(shí)獲取多個(gè)節點(diǎn)的傳輸的信息。

　　對策：保證網(wǎng)絡(luò )中的傳感信息只有可信實(shí)體才可以訪(fǎng)問(wèn)是保證私有性問(wèn)題的最好方法，這可通過(guò)數據加密和訪(fǎng)問(wèn)控制來(lái)實(shí)現;另外一種方法是限制網(wǎng)絡(luò )所發(fā)送信息的粒度，因為信息越具體，越有可能泄露私有性，比如，一個(gè)簇節點(diǎn)可以通過(guò)對從相鄰節點(diǎn)接收到的大量信息進(jìn)行匯集處理，并只傳送處理結果，從而達到數據匿名化。

　　3.4拒絕服務(wù)攻擊（DOS）

　　DOS攻擊主要用于破壞網(wǎng)絡(luò )的可用性，減少、降低執行網(wǎng)絡(luò )或系統執行某一期望功能能力的任何事件。如試圖中斷、顛覆或毀壞傳感網(wǎng)絡(luò )，另外還包括硬件失敗、軟件bug、資源耗盡、環(huán)境條件等［4］。這里我們主要考慮協(xié)議和設計層面的漏洞。確定一個(gè)錯誤或一系列錯誤是否是有意DOS攻擊造成的，是很困難的，非凡是在大規模的網(wǎng)絡(luò )中，因為此時(shí)傳感網(wǎng)絡(luò )本身就具有比較高的單個(gè)節點(diǎn)失效率。

　　DOS攻擊可以發(fā)生在物理層，如信道阻塞，這可能包括在網(wǎng)絡(luò )中惡意干擾網(wǎng)絡(luò )中協(xié)議的傳送或者物理?yè)p害傳感節點(diǎn)。攻擊者還可以發(fā)起快速消耗傳感節點(diǎn)能量的攻擊，比如，向目標節點(diǎn)連續發(fā)送大量無(wú)用信息，目標節點(diǎn)就會(huì )消耗能量處理這些信息，并把這些信息傳送給其它節點(diǎn)。假如攻擊者捕捉了傳感節點(diǎn)，那么他還可以偽造或偽裝成合法節點(diǎn)發(fā)起這些DOS攻擊，比如，它可以產(chǎn)生循環(huán)路由，從而耗盡這個(gè)循環(huán)中節點(diǎn)的能量。防御DOS攻擊的方法沒(méi)有一個(gè)固定的方法，它隨著(zhù)攻擊者攻擊方法的不同而不同。一些跳頻和擴頻技術(shù)可以用來(lái)減輕網(wǎng)絡(luò )堵塞問(wèn)題。恰當的認證可以防止在網(wǎng)絡(luò )中插入無(wú)用信息，然而，這些協(xié)議必須十分有效，否則它也會(huì )被用來(lái)當作DOS攻擊的手段。比如，使用基于非對稱(chēng)密碼機制的數字簽名可以用來(lái)進(jìn)行信息認證，但是創(chuàng )建和驗證簽名是一個(gè)計算速度慢、能量消耗大的計算，攻擊者可以在網(wǎng)絡(luò )中引入大量的這種信息，就會(huì )有效地實(shí)施DOS攻擊。