传感器网络自举安全优化方案

无线传感器网络的特点如有限的电池能量和缺乏基础设施等，使得它们比传统的自组织网络更加容易受到攻击。除了那些在传统自组织网络中介绍的自举挑战之外，以下列出的是无线传感器网络中面临的挑战（Chan et al.，2003）：

1）对节点捕获的适应性：在很多部署场景中，传感器节点都是很容易被捕获的目标。如果某个节点被捕获，对传感器节点的物理攻击有可能泄漏内存中的秘密信息。对节点捕获的适应性应该是安全系统的一个部分。此外，安全系统应该有足够的适应能力使未被捕获节点和被捕获节点之间的通信不受到威胁。

2）抵抗节点复制：通过节点捕获或者渗透，敌手就有可能获得能够复制某个合法节点的秘密信息，并进而通过对整个网络繁殖（Populating）克隆的节点直到数量上超过合法节点，从而获得整个网络的控制权。

3）撤销节点：某个行为不端的节点一旦被检测到之后，应该动态地从系统中移除。(www.xing528.com)

4）可扩展性：随着网络中节点数目的增多，上面提到的安全特性可能会变弱。针对传感器网络的安全机制，应该能够容纳大量的传感器，并允许新的传感器接入网络。

5）存储和能量使用效率：安全机制应该含有少的长期和动态存储需求，低计算需求和更低的通信需求。

对于自举来说，某个传感器节点可以以最低输出功率水平（Minimum Output Power Level）开始工作，并发送一个“Hello”消息，以发现周边地区的邻居节点。之后，它可以增加输出功率水平来发现其他节点，这些节点是不在使用最小传输功率时的范围内的。这种操作可以随着逐次提高传输功率来重复进行，直到发现了特定数量的邻居节点或者是达到了最大传输功率水平。Subramanian and Katz（2000）文献中应用了另一种相似的策略，称为增量呼叫（Incremental Shouting）。在第5章中介绍的LEACH（Heinzelman et al.，2000）也可以被理解为一种自举的方法，在这种方法中，节点可以声明自己是基于某一特定概率的簇头，节点将访问距离自己最近的宣布为簇头的节点。这些技术以及其他一些被提出的例如MAC或者路由协议可以用于发现路由节点。当它们不够安全时，就会给敌手提供引入内部攻击的机会。为了保证自举阶段的安全，密钥的分发、交换和管理起到非常重要的作用。