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傳感器網(wǎng)�(luò)
閱讀�10923�(shí)間:2010-12-08 10:30:36

  通信技�(shù)和計(jì)算機(jī)技�(shù)的飛速發(fā)�,人類社�(huì)已經(jīng)�(jìn)入了�(wǎng)�(luò)�(shí)��智能傳感�的開�(fā)和大量使用,�(dǎo)致了�分布式控制系�(tǒng)�,對(duì)傳感信息交換提出了許多新的要�� 單獨(dú)�傳感��(shù)�(jù)采集已經(jīng)不能適應(yīng)�(xiàn)代控制技�(shù)和檢�(cè)技�(shù)的發(fā)展,取而代之的是分布式�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)組成的傳感器�(wǎng)�(luò),傳感器�(wǎng)�(luò)可以�(shí)施遠(yuǎn)程采集數(shù)�(jù),并�(jìn)行分類存�(chǔ)和應(yīng)��

特點(diǎn)

  �1)大�(guī)模網(wǎng)�(luò)

  傳感器網(wǎng)�(luò)的大�(guī)模性包括兩方面含義� 一方面是傳感器節(jié)�(diǎn)分布在很大的地理區(qū)域內(nèi),需要部署大量的傳感器節(jié)�(diǎn);另一方面,傳感器節(jié)�(diǎn)部署很密�,在一�(gè)面積不是很大的空間內(nèi),密集部署了大量的傳感器節(jié)�(diǎn)�

  傳感器網(wǎng)�(luò)的大�(guī)模性具有的�(yōu)�(diǎn):通過(guò)不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪�;通過(guò)分布式處理大量的采集信息能夠提高�(jiān)�(cè)的精確度,降低對(duì)單�(gè)節(jié)�(diǎn)傳感器的精度要求;大量冗余節(jié)�(diǎn)的存在,使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容�(cuò)性能;大量節(jié)�(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)�(cè)區(qū)域,減少洞穴或者盲區(qū)�

  �2)自組織�(wǎng)�(luò)

  在傳感器�(wǎng)�(luò)�(yīng)用中,通常情況下傳感器節(jié)�(diǎn)被放置在�(méi)有基�(chǔ)�(jié)�(gòu)的地�。傳感器節(jié)�(diǎn)的位置不能預(yù)先精確設(shè)�,節(jié)�(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知�。這樣就要求傳感器節(jié)�(diǎn)具有自組織的能力,能夠自�(dòng)�(jìn)行配置和管理,通過(guò)�?fù)淇刂茩C(jī)制和�(wǎng)�(luò)�(xié)議自�(dòng)形成�(zhuǎn)�(fā)�(jiān)�(cè)�(shù)�(jù)的多跳無(wú)線網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)�

  在傳感器�(wǎng)�(luò)使用�(guò)程中,部分傳感器節(jié)�(diǎn)由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效,也有一些節(jié)�(diǎn)為了彌補(bǔ)失效節(jié)�(diǎn)、增加監(jiān)�(cè)精度而補(bǔ)充到�(wǎng)�(luò)�,在傳感器網(wǎng)�(luò)中的節(jié)�(diǎn)�(gè)�(shù)就動(dòng)�(tài)地增加或減少,從而使�(wǎng)�(luò)的拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)隨之�(dòng)�(tài)地變�。傳感器�(wǎng)�(luò)的自組織性要能夠適應(yīng)這種�(wǎng)�(luò)�?fù)浣Y(jié)�(gòu)的動(dòng)�(tài)變化�

 ?�?)動(dòng)�(tài)性網(wǎng)�(luò)

  傳感器網(wǎng)�(luò)的拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)可能�?yàn)橄铝幸蛩囟淖儯孩侪h(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)�(diǎn)出現(xiàn)故障或失�;②�(huán)境條件變化可能造成�(wú)線通信鏈路帶寬變化� 甚至?xí)r斷時(shí)�;③傳感器網(wǎng)�(luò)的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三要素都可能具有移�(dòng)�;④新節(jié)�(diǎn)的加�。這就要求傳感器網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)要能夠適�(yīng)這種變化,具有動(dòng)�(tài)的系�(tǒng)可重�(gòu)��

  �4)可靠的�(wǎng)�(luò)

  傳感器網(wǎng)�(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)�,傳感器節(jié)�(diǎn)可能工作在露天環(huán)境中,往往采用隨機(jī)部署,這些都要求傳感器節(jié)�(diǎn)非常�(jiān)固,不易損壞,適�(yīng)各種惡劣�(huán)境條��

  由于�(jiān)�(cè)區(qū)域環(huán)境的限制以及傳感器節(jié)�(diǎn)�(shù)目巨�� 不可能人�?°照顧?± 每�(gè)傳感器節(jié)�(diǎn)� �(wǎng)�(luò)的維�(hù)十分困難甚至不可維護(hù)� 傳感器網(wǎng)�(luò)的通信保密性和安全性也十分重要� 要防止監(jiān)�(cè)�(shù)�(jù)被盜取和獲取偽造的�(jiān)�(cè)信息� 因此,傳感器�(wǎng)�(luò)的軟硬件必須具有魯棒性和容錯(cuò)��

 ?�?)應(yīng)用相�(guān)的網(wǎng)�(luò)

  傳感器網(wǎng)�(luò)用來(lái)感知客觀物理世界� 獲取物理世界的信息量� 客觀世界的物理量多種多樣� 不可窮盡� 不同的傳感器�(wǎng)�(luò)�(yīng)用關(guān)心不同的物理量, 因此�(duì)傳感器的�(yīng)用系�(tǒng)也有多種多樣的要求�

 ?�?)以�(shù)�(jù)為中心的�(wǎng)�(luò)

  由于傳感器節(jié)�(diǎn)隨機(jī)部署� �(gòu)成的傳感器網(wǎng)�(luò)與節(jié)�(diǎn)編號(hào)之間的關(guān)系是完全�(dòng)�(tài)�� 表現(xiàn)為節(jié)�(diǎn)編號(hào)與節(jié)�(diǎn)位置�(méi)有必然聯(lián)�� 用戶使用傳感器網(wǎng)�(luò)查詢事件�(shí)� 直接將所�(guān)心的事件通告給網(wǎng)�(luò)� 而不是通告給某�(gè)確定編號(hào)的節(jié)�(diǎn)� �(wǎng)�(luò)在獲得指定事件的信息后匯�(bào)給用戶。這種以數(shù)�(jù)本身作為查詢或傳輸線索的思想更接近于自然�(yǔ)言交流的習(xí)�� 所以通常�(shuō)傳感器網(wǎng)�(luò)是一�(gè)以數(shù)�(jù)為中心的�(wǎng)�(luò)�

�(jié)�(gòu)

  傳感器網(wǎng)�(luò)可用于人類工�、生活、娛�(lè)的各�(gè)方面,可用于辦公�、工廠、家�、住宅小區(qū)、機(jī)器人、汽車等多種�(lǐng)�。傳感器�(wǎng)�(luò)的結(jié)�(gòu)形式多種多樣,可以是如圖1所示全部互連形的分布式傳感器網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)。也可以是如�2所示的多�(gè)傳感器計(jì)算機(jī)工作站和一�(tái)服務(wù)器組成的主從�(jié)�(gòu)傳感器網(wǎng)�(luò)。網(wǎng)�(luò)形式可以是以太網(wǎng)或其它網(wǎng)�(luò)形式,總線連接可以是環(huán)彀星�、線彀�

主從結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)

  �1主從�(jié)�(gòu)傳感器網(wǎng)�(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的智能傳感器

  �2傳感器網(wǎng)�(luò)組成的智能傳感器

  傳感器網(wǎng)�(luò)還可以是多�(gè)傳感器和一�(tái)�(jì)算機(jī)或單片機(jī)組成的智能傳感器,如�3所示� 傳感器網(wǎng)�(luò)可以組成�(gè)人網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng),甚至可以連上遍布全球的Internet互聯(lián)�(wǎng),如�3所�。若將數(shù)量巨大的傳感器加入互�(lián)�(wǎng)�(luò),則可以將互�(lián)�(wǎng)延伸到更多的人類活動(dòng)�(lǐng)�。目�,傳感器�(wǎng)�(luò)建設(shè)工作遇到的問(wèn)題是傳感器的供電電源�(wèn)題。理想的情況是能保持幾年不更換的高效能電�,或采用耗電少的傳感�。值得�(guān)注的是,隨著移動(dòng)通信技�(shù)的發(fā)�,傳感器�(wǎng)�(luò)也正朝著開發(fā)�(wú)線傳感器�(wǎng)�(luò)的方向發(fā)展�

數(shù)量巨大的傳感器加入Internet互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

  �3�(shù)量巨大的傳感器加入Internet互聯(lián)�(wǎng)�(luò)

作用

  傳感器網(wǎng)�(luò)可以�(shí)施遠(yuǎn)程采集數(shù)�(jù),并�(jìn)行分類存�(chǔ)和應(yīng)�� 傳感器網(wǎng)�(luò)上的多�(gè)用戶可同�(shí)�(duì)同一�(guò)程�(jìn)行監(jiān)�。憑借智能化軟硬�,靈活調(diào)用網(wǎng)上各種計(jì)算機(jī)、儀器儀表和傳感器各自的資源特性和潛力。區(qū)別不同的�(shí)空條件和儀器儀�、傳感器的類別特征,�(cè)出臨界�,作出不同的特征響應(yīng),完成各種形�、各種要求的任務(wù)。專家們高度評(píng)�(jià)和推崇傳感器�(wǎng)�(luò),把傳感器網(wǎng)�(luò)同塑�、電子學(xué)、仿生人體器官一�,看作是全球未來(lái)的四大高技�(shù)�(chǎn)�(yè)�

路由�(jī)制要�

 ?�?)能量高�

  傳感器網(wǎng)�(luò)路由�(xié)議不僅要選擇能量消耗小的消息傳輸路�,而且要從整�(gè)�(wǎng)�(luò)的角度考慮,選擇使整�(gè)�(wǎng)�(luò)能量均衡消耗的路由。傳感器節(jié)�(diǎn)的資源有限,

  傳感器網(wǎng)�(luò)的路由機(jī)制要能夠�(jiǎn)單而且高效地實(shí)�(xiàn)信息傳輸�

  �2)可�(kuò)展�

  在無(wú)線傳感器�(wǎng)�(luò)�,檢�(cè)區(qū)域范圍或節(jié)�(diǎn)密度不同,造成�(wǎng)�(luò)�(guī)模大小不�;節(jié)�(diǎn)失敗、新節(jié)�(diǎn)加人以及節(jié)�(diǎn)移動(dòng)�,都�(huì)使得�(wǎng)�(luò)�?fù)浣Y(jié)�(gòu)�(dòng)�(tài)�(fā)生變�,這就要求路由�(jī)制具有可�(kuò)展�。能夠適�(yīng)�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)的變��

 ?�?)魯棒�

  能量用盡或環(huán)境因素造成傳感器節(jié)�(diǎn)的失�,周圍環(huán)境影響無(wú)線鏈路的通信�(zhì)量以及無(wú)線鏈路本身的缺點(diǎn)�,這些�(wú)線傳感器�(wǎng)�(luò)的不可靠特性要求路由機(jī)制具有一定的容錯(cuò)能力�

 ?�?)快速收斂�

  傳感器網(wǎng)�(luò)的拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)�(dòng)�(tài)變化,節(jié)�(diǎn)能量和通信帶寬等資源有限,因此要求路由�(jī)制能夠怏速收�,以適應(yīng)�(wǎng)�(luò)�?fù)涞膭?dòng)�(tài)變化,減少通信�(xié)議開�,提高消息傳�?shù)男�?/FONT>

中的能量消耗問(wèn)題研�

  基于電池供電的傳感器�(wǎng)�(luò)通常�(yùn)行在火山地帶、戰(zhàn)區(qū)等人�(wú)法接近的惡劣甚至危險(xiǎn)的遠(yuǎn)程環(huán)境之�,網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)的電源更換或再充電等工作通常�(wú)法�(jìn)�。廣泛分布于被測(cè)�(huán)境的傳感器節(jié)�(diǎn)既要�(fù)�(zé)收集敏感�(shù)�(jù),又要完成數(shù)�(jù)傳輸?shù)穆酚傻裙δ?;而且,攻擊者還可能�(huì)利用侵占節(jié)�(diǎn)向網(wǎng)�(luò)中注入大量的虛假�(shù)�(jù)�,致使節(jié)�(diǎn)在傳輸這些�(shù)�(jù)包時(shí)耗盡能量而失去效�。因�,網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)電源的無(wú)法替換性使能量消耗問(wèn)題相�(duì)于傳感器�(wǎng)�(luò)的其他關(guān)鍵技�(shù)而言尤為重要;在不影響性能的前提下,設(shè)�(jì)有效的能量消耗控制策略成為傳感器�(wǎng)�(luò)軟硬件設(shè)�(jì)中的核心�(wèn)��

  1 傳感器網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)組成及其能量分析

  典型的傳感器�(wǎng)�(luò)體系�(jié)�(gòu)通常由分布的傳感器節(jié)�(diǎn)、接收發(fā)送器、互�(lián)�(wǎng)和用戶界面等�(gòu)�。其中,傳感器節(jié)�(diǎn)作為�(wǎng)�(luò)中的�(dú)立工作實(shí)�,其基本的功能子系統(tǒng)包括供電子系�(tǒng)、傳感子系統(tǒng)、計(jì)算子系統(tǒng)和通信子系�(tǒng)等,如圖1所��

  1.1 供電子系�(tǒng)

  供電子系�(tǒng)由電池和ACDC�(zhuǎn)換器等模塊構(gòu)�,其主要任務(wù)是為其他各�(gè)子系�(tǒng)供給能源�

  電池作為節(jié)�(diǎn)最主要的能量來(lái)�,其性能與容量至�(guān)重要。雖然增加電池容量可以延�(zhǎng)供電子系�(tǒng)的能量供給時(shí)�,但采用有效的再充電技�(shù)或是太陽(yáng)能等再生性能源則更利于保證供電子系統(tǒng)的能量來(lái)源,為其他子系統(tǒng)�(shí)�(xiàn)持續(xù)性的能量供應(yīng)。一種新的基于iBean�(wú)線技�(shù)和“能量獲得”技�(shù)、靠感應(yīng)振蕩能量�(zhuǎn)換器工作的iBean�(wú)線發(fā)射機(jī)[3],在�(méi)有電池供電的情況下,能由�50�100 mg力作用下�28�30 Hz振蕩�(chǎn)�1.2�3.6 mV的電�,并允許�30 m距離上以115 kbps速率�(fā)送數(shù)�(jù),為克服�(yuǎn)程無(wú)線傳感器�(wǎng)�(luò)面臨的電池工作時(shí)間短等問(wèn)題提供了一種有效的解決途徑�

  1.2 傳感子系�(tǒng)

  傳感子系�(tǒng)由一組傳感器和ADC控制器等�(gòu)�,主要任�(wù)是負(fù)�(zé)采樣/收集被測(cè)控對(duì)象的敏感信息,并�(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信��

  理想情況�,傳感子系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)周期性和非周期性兩類事件時(shí)[4],其能量消耗總量可�(jiǎn)單概括為單次采樣消耗的能量與采樣次�(shù)的乘積。因�,要控制該子系統(tǒng)的能量消耗必須從以下兩�(gè)方面�(jìn)行:一是控制單次數(shù)�(jù)采樣所消耗的能量,二是控制采樣頻率。前者可通過(guò)采用低功耗器�,從元器件本身有效控制單次數(shù)�(jù)采樣的能量消�。對(duì)于后者而言,由于傳感器�(wǎng)�(luò)眾多分布節(jié)�(diǎn)中往往是成組節(jié)�(diǎn)去監(jiān)�(cè)相同的對(duì)象或敏感�(shù)�(jù),有選擇性地減少單�(gè)節(jié)�(diǎn)的采樣頻率并不會(huì)�(duì)被測(cè)�(shù)�(jù)有效性和完整性造成破壞,只要依�(jù)�(yīng)用需求合理設(shè)置節(jié)�(diǎn)采樣任務(wù)的激活原�,就能在保證�(shù)�(jù)�(zhǔn)確性的前提�,較好地控制該子系統(tǒng)的能量消��

傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖

  �1傳感器網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)�(jié)�(gòu)框圖

  1.3 �(jì)算子系統(tǒng)

  �(jì)算子系統(tǒng)包括微處理器/微控制器、存�(chǔ)器和I/O接口電路等硬�;負(fù)�(zé)控制傳感器、執(zhí)行通信�(xié)議和處理傳感�(shù)�(jù)等軟件算�;是節(jié)�(diǎn)的控制和�(jì)算核��

  作為節(jié)�(diǎn)的功能控制中心和�(shù)�(jù)�(jì)算中�,計(jì)算子系統(tǒng)功能�(fù)�,與其他各�(gè)子系�(tǒng)�(lián)系緊�,因�,計(jì)算子系統(tǒng)的功能強(qiáng)�、性能高低、在不同工作狀�(tài)(活�(dòng)、空閑和休眠等)的持�(xù)�(shí)�(zhǎng)以及不同狀�(tài)間的相互切換�,都�(huì)�(yán)重影響整�(gè)節(jié)�(diǎn)的能量消耗。低功耗器件、適�(shí)休眠和空閑時(shí)的降頻技�(shù),都是硬件上減少�(jì)算子系統(tǒng)能量消耗的常用技�(shù),節(jié)�(diǎn)間的功能輪換則使從網(wǎng)�(luò)的整體來(lái)�(shí)�(xiàn)�(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)的能量消耗相�(duì)均衡�

  自組織的簇生�、傳輸數(shù)�(jù)的加�/解密以及通信鏈路的建立和維護(hù)等,都是通過(guò)�(zhí)行相�(yīng)的指令序列來(lái)完成�,算法越�(fù)�,指令條�(shù)就越�,消耗的能量也就越大。然�,算法是有效�、可靠性和�(fù)雜性的矛盾�(tǒng)一�,有�、可靠的算法往往具有較高的復(fù)雜�;簡(jiǎn)單算法的有效性、可靠性則可能不適�(yīng)于應(yīng)用需�。應(yīng)用環(huán)境的多樣性和不確定性,使得軟件算法的能量消耗遠(yuǎn)比硬件的能量消耗控制困�,既要滿足應(yīng)用環(huán)境的需�,還要盡可能降低軟件算法的復(fù)雜性�

  另外,資源受限的傳感器網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)還易于遭受物�?yè)p壞攻�,使得非�(duì)稱密鑰管理協(xié)議等其他�(jì)算機(jī)�(wǎng)�(luò)中普遍采用的控制�(jī)制和�(shù)�(jù)處理算法并不適合于傳感器�(wǎng)�(luò)。依�(jù)�(yīng)用環(huán)境的需�,傳感器�(wǎng)�(luò)�(duì)各控制和�(shù)�(jù)處理算法往往�(huì)有不同層次的要求。因�,每種控制或�(shù)�(jù)處理算法都是傳感器網(wǎng)�(luò)中的非常具有挑戰(zhàn)性的研究�(lǐng)域,需要根�(jù)節(jié)�(diǎn)能源的發(fā)展水平和技�(shù)特點(diǎn),大幅度改造現(xiàn)有的成熟算法,或重新�(shè)�(jì)新的處理算法,甚至于在必要的�(shí)�;還可通過(guò)適當(dāng)降低�(wǎng)�(luò)或節(jié)�(diǎn)的性能�(lái)控制節(jié)�(diǎn)能量消�,以有效延長(zhǎng)�(wǎng)�(luò)的生命周��

  1.4 通信子系�(tǒng)

  由無(wú)線收�(fā)部件�(gòu)成的通信子系�(tǒng)�(fù)�(zé)節(jié)�(diǎn)的通信任務(wù)。無(wú)線收�(fā)部件采用的調(diào)制模�、數(shù)�(jù)率、發(fā)射功率和操作周期等都是影響通信子系�(tǒng)能量消耗的�(guān)鍵因�。另�,由于通信元器件本身的物理特性等原因,通信子系�(tǒng)即使處于空閑�,也有著與接收期幾乎相近的能量消耗。因�,在�(méi)有通信任務(wù)�(shí),應(yīng)盡可能地使通信子系�(tǒng)�(jìn)入休眠期,而不是讓其處于空閑期�

  短距離無(wú)線通信和減少網(wǎng)�(luò)通信流量是通信子系�(tǒng)能量消耗控制的主要手段。傳感器�(wǎng)�(luò)中普遍采用的�(jí)跳通信就是通過(guò)縮短通信距離,降低發(fā)射功率的方法�(shí)�(xiàn)能量節(jié)省的;數(shù)�(jù)融合則是通過(guò)減少�(wǎng)�(luò)流量�(dá)到降低能量消耗的目的�

  �(shù)�(jù)冗余是保證即使�(gè)別節(jié)�(diǎn)或部分通信鏈路失效�(shí),基站仍能獲取完整數(shù)�(jù)的有效手�;然而,直接傳輸原始�(shù)�(jù)則會(huì)�(yán)重增加網(wǎng)�(luò)通信�,造成大量�(wú)為的能源消耗。簇首數(shù)�(jù)融合是消除冗余數(shù)�(jù),減少網(wǎng)�(luò)通信量的有效手段之一。傳�(tǒng)的簇首數(shù)�(jù)融合方式�,簇首節(jié)�(diǎn)接收簇內(nèi)各節(jié)�(diǎn)傳來(lái)的數(shù)�(jù),然后通過(guò)�(nèi)容檢查并消除冗余后將�(jié)果數(shù)�(jù)上傳基站。此種方式僅是降低了�(shù)�(jù)路由�(guò)程中的能源消�,對(duì)簇內(nèi)�(shù)�(jù)傳輸?shù)�?jié)�(diǎn)能源消耗問(wèn)題沒(méi)有影響�

  如圖2所�,基于安全模板的�(shù)�(jù)融合�(jī)�,是通過(guò)少量�(shù)�(jù)傳輸替代大量�(shù)�(jù)傳輸?shù)姆椒�?lái)更�(jìn)一步地降低簇內(nèi)的網(wǎng)�(luò)通信量[5]。其�,傳感器節(jié)�(diǎn)并不直接傳輸采集�(shù)�(jù),而是用從簇首節(jié)�(diǎn)接收到的安全模板生成采集�(shù)�(jù)的組合代碼后再上�;簇首節(jié)�(diǎn)接收到傳感器節(jié)�(diǎn)上傳的代碼數(shù)�(jù),檢查冗余后有選擇地向部分傳感器節(jié)�(diǎn)申請(qǐng)傳輸�(shí)際數(shù)�(jù),以有效降低簇內(nèi)的網(wǎng)�(luò)通信量�,簇首節(jié)�(diǎn)從選定的傳感器節(jié)�(diǎn)接收到無(wú)冗余的采集數(shù)�(jù)并直接上傳基��

基于安全模板的數(shù)據(jù)融合

  �2基于安全模板的數(shù)�(jù)融合

  基于安全模板的數(shù)�(jù)融合�(jī)制是�(duì)傳統(tǒng)�(shù)�(jù)融合�(jī)制的有益�(bǔ)充,使整�(gè)�(wǎng)�(luò)的能源消耗更加合�,安全模板還可減化數(shù)�(jù)加密算法,更�(jìn)一步地降低能源消�。不�(guò),模板種子的更換頻率太慢�(huì)�(yán)重影響到�(wǎng)�(luò)安全,太快又可能造成不必要的模板�(shù)�(jù)傳輸,頻繁喚醒傳感器節(jié)�(diǎn)�(jìn)行模板數(shù)�(jù)處理,導(dǎo)致無(wú)為的能源消�。因此,此方法的有效性取決于�(wǎng)�(luò)�(shù)�(jù)冗余的量,和冗余�(shù)�(jù)傳輸與模板數(shù)�(jù)傳輸/處理的能源消耗比例�

  2 能量攻擊防范

  傳感器網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)�(wú)人值守、資源有限的固有特�,使其遭受的攻擊范圍和形式更加多樣化。與常規(guī)的資源消耗攻擊有所不同,能源攻擊即是針�(duì)節(jié)�(diǎn)能源的有限性,不以消耗節(jié)�(diǎn)的計(jì)算和存儲(chǔ)資源為目�,而是著重消耗節(jié)�(diǎn)的能量。攻擊者利用侵入節(jié)�(diǎn),向�(wǎng)�(luò)注入大量的虛假數(shù)�(jù),致使節(jié)�(diǎn),尤其是路由節(jié)�(diǎn),在大量的數(shù)�(jù)通信中耗盡能量而失�,從而導(dǎo)致整�(gè)�(wǎng)�(luò)癱瘓。由此而言,入侵者的首要目的是消耗路由節(jié)�(diǎn)的能�,其注入的虛假數(shù)�(jù)的傳送距離越�(yuǎn),影響的節(jié)�(diǎn)�(shù)就越�。由于入侵者可能獲得侵占節(jié)�(diǎn)的完全控制權(quán),標(biāo)�(zhǔn)的驗(yàn)證機(jī)制對(duì)這類�(wǎng)�(luò)�(nèi)部攻擊的行為是沒(méi)有作用的�

  文獻(xiàn)[6]提出的檢出虛假數(shù)�(jù)�(jī)制,是在�(wǎng)�(luò)中設(shè)置匯流節(jié)�(diǎn),并由匯流節(jié)�(diǎn)�(lái)�(rèn)證傳感器節(jié)�(diǎn)的身份和整合�(shù)�(jù)�(bào),基站與匯流節(jié)�(diǎn)�(jìn)行有效的分析和交互驗(yàn)證后檢出虛假的數(shù)�(jù)�(bào)。該�(jī)制的重點(diǎn)是由基站檢出入侵者注入的虛假�(shù)�(jù)以防止決策錯(cuò)�,而由于其不能減少虛假�(shù)�(jù)�(bào)的傳送距�,故不能被用于能量攻擊的防范措施�

  為盡早檢出和丟棄由被攻擊節(jié)�(diǎn)注入的虛假數(shù)�(jù)�,以�(dá)到安全需要和降低由此�(chǎn)生的能源消耗,文獻(xiàn)[7]將交互驗(yàn)證的思想�(jìn)一步擴(kuò)�,在簇首節(jié)�(diǎn)到基站的�(shù)�(jù)傳送鏈路上的各�(gè)節(jié)�(diǎn)間建立關(guān)�(lián)�(guān)�,如�3所示,從而所有節(jié)�(diǎn)以一種交�(cuò)的逐跳方式�(yàn)證其要傳遞的�(shù)�(jù)包。只有t+1(t是設(shè)定的安全上限,取簇內(nèi)的節(jié)�(diǎn)�(shù))�(gè)節(jié)�(diǎn)全部通過(guò)�(rèn)證,�(shù)�(jù)包才能被傳遞到基�,因�,只要被攻擊的節(jié)�(diǎn)�(shù)小于等于t,基站或�(méi)有被攻擊的節(jié)�(diǎn)就能檢測(cè)出并丟棄由入侵者注入的虛假�(shù)�(jù)��

節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)示意圖

  �3節(jié)�(diǎn)�(guān)�(lián)示意�(t=3)

  3 �(jié)�

  涉及傳感器網(wǎng)�(luò)軟件、硬件各�(gè)層面的能量消耗問(wèn)題至�(guān)�(wǎng)�(luò)生命周期。從�(wǎng)�(luò)�(gòu)成及其運(yùn)行過(guò)程而言,節(jié)�(diǎn)各�(gè)子系�(tǒng)的能量消耗又相互影響,此消彼�(zhǎng),針�(duì)單一子系�(tǒng)的能量消耗控制策略并不能從根本上解決�(wèn)�。因此必須結(jié)合網(wǎng)�(luò)的應(yīng)用環(huán)境,從器件選�、數(shù)�(jù)處理算法的有效性和�(fù)雜性、數(shù)�(jù)通信量和�(wǎng)�(luò)�(yùn)行機(jī)制等方面兼顧各�(gè)子系�(tǒng)的功能特�(diǎn)和性能要求,整體上�(píng)估能量消耗問(wèn)�,必要時(shí)甚至適當(dāng)降低性能�(biāo)�(zhǔn),以�(shè)�(jì)相應(yīng)的消耗控制策�,有效延�(zhǎng)�(wǎng)�(luò)生命周期??傮w上而言,傳感器�(wǎng)�(luò)能量消耗控制策略應(yīng)著重從器件本身的功耗特殊�、休眠�(jìn)入原則、縮短通信距離和減少網(wǎng)�(luò)流量這幾�(gè)方面�(jìn)行量化和�(shè)�(jì)。然而到目前為止,傳感器�(wǎng)�(luò)的能量有效性還�(méi)有被模型化和量化,也不具有被普遍接受的標(biāo)�(zhǔn),需要更�(jìn)一步地深入研究�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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