[發明專利]無線傳感網絡系統安全抗干擾方法

有效

• 申請號: 200810024291.2
• 申請日: 2008-06-02
• 公開（公告）號: CN101286977A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 袁慎芳;吳鍵;尚盈;丁建偉;李耀曾
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所
• 代理人: 柏尚春

一、技術領域

本發明涉及一種網絡安全抗干擾方法，尤其涉及一種面向無線傳感網絡應用的系統安全抗干擾方法。

二、背景技術

智能無線傳感網絡技術綜合了先進傳感器、嵌入式計算、及無線通信等三大技術，可以實現對諸如溫、濕度、光、位移以及噪聲等物理參數進行不間斷地傳感、分布式處理和無線信號傳輸，并組成智能化無線網絡應用系統。近年來國內外研究者開展了廣泛的無線傳感網絡應用研究，涉及了廣闊的應用領域，如軍事敵情監測、野生動物監測、智能家居、醫學病情監控、工程結構監測和精細農業等。然而目前基于無線傳感網絡的應用系統開發還限于小規模的試驗研究階段，隨著無線傳感網絡技術的應用領域的擴展和應用需求的日益增長，智能化、低功耗、高可靠性的無線傳感網絡應用技術的研究和實現顯得尤為迫切和重要。

以面向工程結構監測的無線傳感網絡應用為例，無線傳感網絡能夠為實現分布式工程結構監測系統提供先進的分布式監測網絡，具有功耗低、器件引線少、系統重量輕、易安裝維護、局域信號處理和并行、分布式信息處理等優點。上述先進的智能結構監測網絡系統的實現對于大型工程結構的實時在線監測及安全性評估具有非常重要的意義。但是大型工程結構監測系統往往處于惡劣的工作環境中，存在各種外部網絡干擾的可能，監測系統的安全抗干擾性能對于系統功能實現和長期穩定工作至關重要，因此有效的系統安全抗干擾設計方法及其實現對于無線傳感網絡技術的應用與推廣非常重要。通過檢索，目前國內外沒有涉及關于無線傳感網絡系統安全抗干擾設計方法的相關專利。

無線傳感網絡應用系統的外部安全威脅主要來源于外界竊聽、消息修改和注入、路由欺騙、拒絕服務和惡意代碼等，本發明提供了一種面向無線傳感網絡應用的結合網絡加密和獨立網絡路由的新型安全抗干擾方法，采用該方法開發的無線傳感網絡應用系統具有低功耗、低延時和長期穩定性的優點。

三、發明內容

1、技術問題

本發明要解決的問題是提供一種面向無線傳感網絡應用的結合網絡加密和獨立網絡路由的新型安全抗干擾方法，該方法具有低功耗、低延時和長期穩定性的優點，能夠滿足無線傳感網絡實際工程應用的要求。

2、技術方案

為了解決上述的技術問題，本發明采用以下的技術方案。

第一種技術方案的無線傳感網絡系統安全抗干擾方法，包括下列步驟：

第一步驟：對傳感器節點進行加密：在無線傳感網絡布置前為每個傳感器節點配置唯一網絡標識和初始唯一實時密鑰，所述的初始唯一實時密鑰由基站節點隨機產生；

第二步驟：簇頭節點對傳感器節點進行監測，如果監測到簇頭內節點有異常事件，則將該異常事件報告至基站節點；

第三步驟：基站節點根據異常事件產生唯一實時密鑰更新命令并發送至簇頭節點；

第四步驟：簇頭節點再對發生異常事件的傳感器節點進行唯一實時密鑰更新，排除異常節點和路由，建立新的簇。

所述的無線傳感網絡系統包括至少一個傳感器節點、至少一個簇頭節點和至少一個基站節點，其中，每個傳感器節點和簇頭節點分別具有至少兩個獨立到達基站節點的獨立抗干擾路由路徑。

本技術方案主要是針對低功耗和低延時應用要求的無線傳感網絡實施的網絡加密方法。對于無線傳感網絡反應時間要求嚴格(毫秒級)的應用，采用唯一實時密鑰(Exclusive?Real-Time?Key，簡稱ERTK)方案，根據節點的存儲空間隨機產生32位、64位或者128位ERTK密鑰，在無線傳感網絡部署前固化到各網絡節點的專有存儲空間中，網絡運行期間ERTK隨數據包一起傳送和驗證，無需在網絡運行期間交換和維護ERTK，在保證網絡性能的同時提高系統抗干擾能力。

第二種技術方案的無線傳感網絡系統安全抗干擾方法針對無線傳感網絡反應時間要求不嚴格(分鐘級以上)的應用，包括下列步驟：

第一步驟：傳感器節點的加密：在網絡布置前為每個子網中的各傳感器節點配置唯一網絡標識和唯一實時密鑰，建立初始主干網/子網多密鑰，所述的初始主干網/子網多密鑰由基站節點隨機產生；

第二步驟：各子網中的簇頭節點對其中傳感器節點進行監測，如果監測到簇頭內傳感器節點有異常事件，則將該異常事件報告至中繼節點；

第三步驟：中繼節點根據異常事件產生主干網/子網多密鑰更新命令并傳輸至基站節點；

第四步驟：基站節點根據主干網/子網多密鑰更新命令產生新的主干網/子網多密鑰并傳輸至簇頭節點；

第五步驟：簇頭節點再對發生異常事件的傳感器節點進行主干網/子網多密鑰更新，排除異常節點和路由，建立新的簇。