無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全威脅分析與對策

　　很顯然，目前通用的傳感節(jié)點具有很大的安全漏洞，攻擊者通過此漏洞，可方便地獲取傳感節(jié)點中的機密信息、修改傳感節(jié)點中的程序代碼，如使得傳感節(jié)點具有多個身份ID，從而以多個身份在傳感器網(wǎng)絡(luò)中進行通信，另外，攻擊還可以通過獲取存儲在傳感節(jié)點中的密鑰、代碼等信息進行，從而偽造或偽裝成合法節(jié)點加入到傳感網(wǎng)絡(luò)中。一旦控制了傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一部分節(jié)點后，攻擊者就可以發(fā)動很多種攻擊，如監(jiān)聽傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔ⅲ騻鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中發(fā)布假的路由信息或傳送假的傳感信息、進行拒絕服務(wù)攻擊等。

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

　　3.2信息竊聽

　　根據(jù)無線傳播和網(wǎng)絡(luò)部署特點，攻擊者很輕易通過節(jié)點間的傳輸而獲得敏感或者私有的信息，如：在通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控室內(nèi)溫度和燈光的場景中，部署在室外的無線接收器可以獲取室內(nèi)傳感器發(fā)送過來的溫度和燈光信息;同樣攻擊者通過監(jiān)聽室內(nèi)和室外節(jié)點間信息的傳輸，也可以獲知室內(nèi)信息，從而揭露出房屋主人的生活習(xí)性。

　　對策：對傳輸信息加密可以解決竊聽問題，但需要一個靈活、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(jié)點資源有限的特點，另外，密鑰治理方案還必須保證當(dāng)部分節(jié)點被操縱后（這樣，攻擊者就可以獲取存儲在這個節(jié)點中的生成會話密鑰的信息），不會破壞整個網(wǎng)絡(luò)的安全性。由于傳感節(jié)點的內(nèi)存資源有限，使得在傳感器網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)大多數(shù)節(jié)點間端到端安全不切實際。然而在傳感器網(wǎng)絡(luò)中可以實現(xiàn)跳-跳之間的信息的加密，這樣傳感節(jié)點只要與鄰居節(jié)點共享密鑰就可以了。在這種情況下，即使攻擊者捕捉了一個通信節(jié)點，也只是影響相鄰節(jié)點間的安全。但當(dāng)攻擊者通過操縱節(jié)點發(fā)送虛假路由消息，就會影響整個網(wǎng)絡(luò)的路由拓撲。解決這種問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，通過多個路徑傳輸部分信息，并在目的地進行重組。

　　3.3私有性問題

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是用于收集信息作為主要目的的，攻擊者可以通過竊聽、加入偽造的非法節(jié)點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大量獲取的信息導(dǎo)出有效信息。一般傳感器中的私有性問題，并不是通過傳感器網(wǎng)絡(luò)去獲取不大可能收集到的信息，而是攻擊者通過遠程監(jiān)聽WSN，從而獲得大量的信息，并根據(jù)特定算法分析出其中的私有性問題。因此攻擊者并不需要物理接觸傳感節(jié)點，是一種低風(fēng)險、匿名的獲得私有信息方式。遠程監(jiān)聽還可以使單個攻擊者同時獲取多個節(jié)點的傳輸?shù)男畔ⅰ?/P>

　　對策：保證網(wǎng)絡(luò)中的傳感信息只有可信實體才可以訪問是保證私有性問題的最好方法，這可通過數(shù)據(jù)加密和訪問控制來實現(xiàn);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，一個簇節(jié)點可以通過對從相鄰節(jié)點接收到的大量信息進行匯集處理，并只傳送處理結(jié)果，從而達到數(shù)據(jù)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(zhí)行網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)執(zhí)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(shè)計層面的漏洞。確定一個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(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，因為此時傳感網(wǎng)絡(luò)本身就具有比較高的單個節(jié)點失效率。

　　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)議的傳送或者物理損害傳感節(jié)點。攻擊者還可以發(fā)起快速消耗傳感節(jié)點能量的攻擊，比如，向目標節(jié)點連續(xù)發(fā)送大量無用信息，目標節(jié)點就會消耗能量處理這些信息，并把這些信息傳送給其它節(jié)點。假如攻擊者捕捉了傳感節(jié)點，那么他還可以偽造或偽裝成合法節(jié)點發(fā)起這些DOS攻擊，比如，它可以產(chǎn)生循環(huán)路由，從而耗盡這個循環(huán)中節(jié)點的能量。防御DOS攻擊的方法沒有一個固定的方法，它隨著攻擊者攻擊方法的不同而不同。一些跳頻和擴頻技術(shù)可以用來減輕網(wǎng)絡(luò)堵塞問題。恰當(dāng)?shù)恼J證可以防止在網(wǎng)絡(luò)中插入無用信息，然而，這些協(xié)議必須十分有效，否則它也會被用來當(dāng)作DOS攻擊的手段。比如，使用基于非對稱密碼機制的數(shù)字簽名可以用來進行信息認證，但是創(chuàng)建和驗證簽名是一個計算速度慢、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，就會有效地實施DOS攻擊。