无线传感器网络路由安全的关键问题：密钥管理、身份认证和安全路由策略

随着大数据时代的来临，云计算、物联网、大数据技术三者共同构筑起未来IT技术发展的宏伟蓝图。物联网是互联网的感觉和运动神经系统。云计算是互联网核心硬件层和核心软件层的集合，也是互联网的中枢。大数据则代表了互联网的信息层（数据海洋），是互联网智慧和意识产生的基础。而无线传感器网络是物联网的核心，相当于整个系统获取信息的最底层的“触角”，其重要地位不言而喻。

2014年，我国新成立了“中央网络安全与信息化领导小组”，将“网络安全”放在了“信息化”之前。这不但说明了国家对“网络安全”的重视，同时也凸显了安全问题的重要地位。而对应到当前物联网领域，由于无线传感器网络在民生、政务、军事等多个方面的广泛应用（尤其是军事），底层的安全性问题不解决，不仅“民生”受影响，更加威胁到“国防”。基于此，本书聚焦于无线传感器网络中的安全问题有着极深远的现实意义。在无线传感器网络面临的各种威胁之中，针对路由的攻击最多，危害也最大。因此，无线传感器网络路由安全问题一直是无线传感器网络安全领域中的核心问题之一。

首先，传感器网络中往往采用多跳路由完成节点间的数据传输，多跳路由也往往成为安全攻击的主要目标。而路由安全常常是通过安全路由协议来规范的，不安全路由会导致传送的消息被篡改或有假冒节点加入进行虚假信息传输，甚至造成恶意的网络攻击。不同的应用环境，不同的应用需求，往往需要设计与之对应的安全路由协议，因此，路由安全方案的设计一直是一个开放问题，设计者总是在安全性和其他限制条件中寻求平衡，以期设计能同时满足安全性和可部署性的需求。而对于无线传感器路由安全的研究将有助于丰富相关理论结果，同时也是对已有路由方案的重要补充。(www.xing528.com)

其次，当前路由安全仍面临诸多挑战，尤其在分层分簇的网络体系结构下，安全路由在密钥管理、身份认证、安全路由策略等多个方面存在诸多新的亟待解决的问题，具体而言：密钥管理方面，传统无线传感器网络多采用单密钥方案。而对于整个密码体制，其安全性完全依赖于密钥的安全性，一旦密钥发生泄漏，无论加密算法多强，整个密码体制就被攻破了。为了防止主密钥目标过大或主密钥发生意外破坏，通常对主密钥分布式地进行保存。此外，在分层、分簇的无线传感器网络体系结构中，由于网络部署环境的开放性，节点失效的情形时有发生，如何在部分节点失效的情况下进行簇密钥的快速恢复也是路由安全中密钥管理的一个重要研究内容。

节点认证也是保障安全路由的重要手段。如何利用节点有限的计算能力解决无线传感器网络节点的高效认证，以及在多用户多消息的签名中，如何提高签名效率，节省能耗，这些均是路由安全在认证方面亟须解决的问题。安全路由方面，无线传感器网络往往部署环境开放且能量有限，在现有的分层分簇的无线传感器网络体系结构中，如何在保障路由安全的同时，尽量有效减少多跳路由的转发次数以降低能耗，也是安全路由方案设计中面临的问题。因此，为了保障无线传感器网络的路由安全，研究适用于其分层分簇体系结构下的密钥管理机制、身份认证算法及安全路由策略等成为问题的关键。