1、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章（可能小）傳感器網(wǎng)絡(luò)的提出多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)需要協(xié)同工作，形成了傳感器網(wǎng)絡(luò)。綜合了傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，對這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡的信息，傳送到用戶。（必考）傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義：傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組傳感器構(gòu)成的有線或無線網(wǎng)絡(luò),其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息,并發(fā)布給觀察者。（必考）WSN的定義大規(guī)模、無線、自組織、多跳、無分區(qū)、無基礎(chǔ)設(shè)施支持的網(wǎng)絡(luò)、其中的節(jié)點(diǎn)是同構(gòu)的、成本較低、體積較小、大部分節(jié)點(diǎn)不移動(dòng)、被隨意撒布在工作區(qū)域，

2、要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有盡可能長的工作時(shí)間。（必考）物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。（必考）傳感器的構(gòu)成傳感器由電源、感知部件、嵌入式處理器、存儲器、通信部件和軟件這幾部分構(gòu)成。.（可能小）觀察者和感知對象觀察者是傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶，是感知信息的接受和應(yīng)用者。觀察者可以是人,也可以是計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備。一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有多個(gè)觀察者，一個(gè)觀察者也可以是多個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶，觀

3、察者可以主動(dòng)地查詢或收集傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知信息，也可以被動(dòng)地接收傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的信息。觀察者將對感知信息進(jìn)行觀察、分析、挖掘、制定決策，或?qū)Ω兄獙ο蟛扇∠鄳?yīng)的行動(dòng)。感知對象是觀察者感興趣的監(jiān)測目標(biāo)，也是傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知對象。感知對象一般通過表示物理現(xiàn)象、化學(xué)現(xiàn)象或其他現(xiàn)象的數(shù)字量來表征。一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以感知網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的多個(gè)對象；一個(gè)對象也可以被多個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)所感知。（可能）WSN與Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：基本不需要人的干預(yù)，大部分工作是以自組織的方式完成的，二者統(tǒng)稱為自組織網(wǎng)絡(luò)。二者的研究都是追求低功耗的自組織網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。不同點(diǎn)：（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作模式各不相同。Ad hoc網(wǎng)

4、絡(luò): 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化。WSN: 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靜態(tài)的。（2）工作模式不同。WSN: 多對一(Many-to-One)通信，節(jié)點(diǎn)之間幾乎不會發(fā)生消息交換。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) ：網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)之間都有通信的可能。（可能小）三種網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系WSN：準(zhǔn)靜態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，多對一模式，網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理；Ad hoc和無線寬帶網(wǎng)絡(luò)（GSM,3G,WiFi）：動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分組傳輸WSN，Ad hoc：功耗優(yōu)化；無線寬帶網(wǎng)絡(luò)：帶寬優(yōu)化。（必考）傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（只答粗體）共性： 移動(dòng)性、斷接性、電源能力局限通信能力有限：傳感器之間的通信斷接頻繁，經(jīng)常導(dǎo)致通信失敗。如何在有限通信能力的條件下高質(zhì)量地完成感知信息

5、的處理與傳輸，是我們面臨的挑戰(zhàn)之一。電源能量有限：計(jì)算能力有限：傳感器數(shù)量大、分布范圍廣：網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)：網(wǎng)絡(luò)中的傳感器、感知對象和觀察者這三要素都可能具有移動(dòng)性，并且經(jīng)常有新節(jié)點(diǎn)加入或已有節(jié)點(diǎn)失效。傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具有可重構(gòu)和自調(diào)整性。感知數(shù)據(jù)流巨大：我們需要研究強(qiáng)有力的分布式數(shù)據(jù)流管理、查詢、分析和挖掘方法。（可能）傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本問題以數(shù)據(jù)為中心是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本思想：把傳感器視為感知數(shù)據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源，把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)庫，把數(shù)據(jù)管理和處理作為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目標(biāo)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心。能量問題。（可能）網(wǎng)絡(luò)生成及節(jié)點(diǎn)工作傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)地撒放， 包括人工、機(jī)械

6、、空投等方法，實(shí)際應(yīng)用中也可以將傳感器節(jié)點(diǎn)放置在指定位置上，這就可以省去定位系統(tǒng)。（方置傳感器）撒放后的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到自檢啟動(dòng)的喚醒狀態(tài)， 每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)會發(fā)出信號監(jiān)控并記錄周圍傳感器節(jié)點(diǎn)的工作情況，同時(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)也要發(fā)送信息給中心控制站（基站），來通知基站自己的工作狀態(tài)。（喚醒和相互檢測）這些傳感器節(jié)點(diǎn)會根據(jù)監(jiān)控到的周圍傳感器節(jié)點(diǎn)的情況，采用一定的組網(wǎng)算法， 從而形成按一定規(guī)律結(jié)合成的網(wǎng)絡(luò)。（自動(dòng)鏈接成網(wǎng)絡(luò)）組成網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定的路由算法選擇合適的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊， 完成數(shù)據(jù)采集、處理和發(fā)送。（選擇路由進(jìn)行通信）（可能）選擇題傳感器節(jié)點(diǎn)在生成網(wǎng)絡(luò)后，一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，當(dāng)未收到外界命

7、令的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)為了節(jié)能處于睡眠狀態(tài)；TinyOS是為WSN量身定制的嵌入式操作系統(tǒng)。（可能）傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域：安全保障，生產(chǎn)監(jiān)控，設(shè)備監(jiān)控，自動(dòng)讀表，燈光控制，污水監(jiān)控，交通監(jiān)控，物資監(jiān)控，環(huán)境監(jiān)控，冰河監(jiān)測，森林防火，室內(nèi)環(huán)境，建筑物安防監(jiān)控，搶險(xiǎn)救災(zāi)，醫(yī)療方面，電子牧場，火山監(jiān)測，結(jié)構(gòu)監(jiān)測，海洋平臺。（可能小）WSN對操作系統(tǒng)的特殊要求主要表現(xiàn)在：（1）節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源有限，需要盡量減小系統(tǒng)開銷；（2）節(jié)點(diǎn)由電池供電，且要求較長的工作周期，因此需要系統(tǒng)的能耗管理策略與方案，包括操作系統(tǒng)的支持；（3）節(jié)點(diǎn)的各模塊之間需要一定的調(diào)度協(xié)調(diào)機(jī)制，同時(shí)支持并發(fā)控制；（4）觀測任務(wù)需要操作系統(tǒng)支

8、持實(shí)時(shí)性。（可能小）IEEE 802.15.4（ 2003年10月）主要技術(shù)特點(diǎn)包括：（1）功耗低，兩節(jié)5號電池， 6個(gè)月 -2年（2）成本低，6美元-1美元（3）延時(shí)短，搜索30ms；喚醒15ms（4）規(guī)模大，100個(gè)子網(wǎng)（254個(gè)點(diǎn)）（5）更安全，AES-128加密算法。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第二章 物理層一、概述（可能）OSI網(wǎng)絡(luò)7層模型應(yīng)用層 直接對應(yīng)用程序提供服務(wù)；表示層 格式化數(shù)據(jù)，可以包括加密服務(wù)；會話層 以全雙工還是以半雙工的方式進(jìn)行設(shè)置；傳輸層 常規(guī)數(shù)據(jù)遞送 面向連接或無連接；網(wǎng)絡(luò)層 路由和中繼數(shù)據(jù)(為兩個(gè)端系統(tǒng)（源站和目標(biāo)站）的會話層之間建立一條傳輸連接，可靠、透明地傳送報(bào)文)；數(shù)

9、據(jù)鏈路層 在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并提供硬件尋址；物理層 原始比特流的傳輸，電子信號傳輸和硬件接口。 （必考）WSN協(xié)議棧的五層模型分別對應(yīng)OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。（必考）WSN協(xié)議棧的物理層概述物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。物理層的媒體包括平衡電纜、光纖、無線信道等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的調(diào)制、發(fā)送與接收，是決定WSN的節(jié)點(diǎn)體積、成本以及能耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。二、頻段分配（可能）選擇題傳感器節(jié)點(diǎn)的大部分能量消耗在無線通信模塊。沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波叫地波，又叫表面波；經(jīng)過空中電離層的反射

10、或折射后返回地面的無線電波叫天波；從發(fā)射點(diǎn)經(jīng)空間直線傳播到接收點(diǎn)的無線電波叫空間波。ISM波段的特點(diǎn)是無須申請，利于降低成本，發(fā)射功率低于1W。頻率選擇決定了天線尺寸、電感集成度和節(jié)點(diǎn)功耗。三、通信信道（可能）四類自由空間信道：無阻擋、無衰減、非時(shí)變多徑信道：在超短波、微波波段，電波在傳播過程中還會遇到障礙物，對電波產(chǎn)生反射、折射或衍射等。因此，到達(dá)接收天線的信號可能存在多種反射波，這種現(xiàn)象稱為多徑傳播。加性噪聲信道：干擾。 實(shí)際物理信道：實(shí)際環(huán)境中的無線信道往往比較復(fù)雜，除了自由空間損耗還伴有多徑、陰影以及多普勒頻移引起的衰落。四、調(diào)制與解調(diào)（可能）選擇題天線尺寸大于信號波長的1/10，無線

11、輻射才會有效。為減少天線體積，需減少波長，即提高頻率。原始信號頻率低。調(diào)制是實(shí)現(xiàn)信號與信道的匹配。（必考）調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的無線信息傳輸，基帶信號變換成傳輸信號的技術(shù)。（課件上的圖）調(diào)制信號 載波信號 調(diào)幅信號/調(diào)頻信號（可能）模擬調(diào)制基于正弦波的調(diào)制技術(shù)無外乎對其參數(shù)幅度A(t)、頻率f(t), 相位(t)的調(diào)整。分別對應(yīng)的調(diào)制方式為幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制(FM)、相位調(diào)制(PM)。（可能）數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制技術(shù)是把基帶信號（離散的）以一定方式調(diào)制到載波上進(jìn)行傳輸。從對載波參數(shù)的改變方式上可把調(diào)制方式分成三種類型：ASK、FSK和PSK。ASK （Amplitude Shift Key

12、ing）：結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)、對帶寬的要求小。缺點(diǎn)是抗干擾能力差。FSK （Frequency Shift Keying )：相比于ASK需要更大的帶寬。PSK (Phase Shift Keying)：更復(fù)雜，但是具有較好的抗干擾能力。（可能）UWB通信技術(shù)(3.1-10.6GHZ) 超寬帶（Ultra Wide Band：UWB）無線通信技術(shù)：高傳輸速率、非常高的時(shí)間和空間分辨率、低功耗、保密性好、低成本及易于集成等特點(diǎn)。依據(jù)FCC對UWB的定義，UWB信號帶寬應(yīng)大于500MHz或相對帶寬大于0.2。UWB 系統(tǒng)直接通過脈沖調(diào)制發(fā)送信號而無傳統(tǒng)的中頻處理單元，所以該系統(tǒng)可采用軟件無線電的全數(shù)

13、字硬件接收結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：不需要正弦波調(diào)制和上下變頻，也不需本地振蕩器、功放和混頻器，體積小，結(jié)構(gòu)相對簡單。采用了跳時(shí)擴(kuò)頻，帶寬1G，發(fā)射功率譜密度低，隱蔽性好，安全。信號衰落少，有很強(qiáng)的抗多徑衰落能力。其擴(kuò)頻處理增益比較大，采用低增益天線也能實(shí)現(xiàn)幾千米通信。UWB兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)共存：摩托羅拉為代表的DS-CDMA 方案。德州儀器與Intel支持的多頻帶OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）聯(lián)盟(MBOA)的OFDM方案。UWB的應(yīng)用：個(gè)域網(wǎng)，智能交通信息，傳感器網(wǎng)絡(luò)（UWB是無線傳感網(wǎng)通信技術(shù)的最合適的候選者），成像應(yīng)用。（可能）擴(kuò)頻通信擴(kuò)頻通信：是擴(kuò)展頻譜通信的簡稱。它是指用來傳輸信息的射頻帶寬遠(yuǎn)大于信息本

14、身帶寬的一種通信方式。信息頻譜擴(kuò)展寬帶傳輸，處理后恢復(fù)窄帶信息數(shù)據(jù)。按照擴(kuò)展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為：直接序列擴(kuò)頻，簡稱直擴(kuò)(DS)方式；直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)射端與調(diào)制信號相乘實(shí)現(xiàn)信號的頻譜擴(kuò)展（頻域上卷積）。跳變頻率，簡稱跳頻(FH)方式；用擴(kuò)頻的碼序列去進(jìn)行移頻鍵控(FSK)調(diào)制,使載波的頻率不斷地跳變。直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻是當(dāng)前使用最廣的兩種方式，例如IEEE802.15.4定義的物理層中采用的就是直接序列擴(kuò)頻，藍(lán)牙物理層協(xié)議中使用的則是跳頻擴(kuò)頻。跳變時(shí)間，簡稱跳時(shí)(TH)方式；寬帶線性調(diào)頻；混合方式，即在幾種基本的擴(kuò)頻方式的基礎(chǔ)上組合起來，構(gòu)成各種混合方

15、式。 五、無線傳感網(wǎng)絡(luò)物理層設(shè)計(jì)要點(diǎn)（可能）設(shè)計(jì)要點(diǎn)物理層的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以盡可能少的能量損耗獲得較大的鏈路容量。為了確保網(wǎng)絡(luò)的平滑性能，該層一般需與介質(zhì)訪問控制（MAC）子層進(jìn)行密切地交互。 物理層需要考慮編碼調(diào)制方式、通信速率和通信頻段等問題 。編碼調(diào)制方式的選擇：頻率的選擇：頻率的選擇是影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能、體積、成本的一個(gè)重要參數(shù)。從節(jié)點(diǎn)的功耗的角度：節(jié)點(diǎn)自身能耗與傳播損耗與工作頻率的關(guān)系。從節(jié)點(diǎn)物理層集成化程度、成本的角度： （可能）當(dāng)前的主要難點(diǎn)成本：天線和電源的集成化設(shè)計(jì)目前仍是非常有挑戰(zhàn)性的研究工作。晶體振蕩器（同步）仍是影響當(dāng)前物理層成本的一個(gè)重要因素。功耗。 （可能）最新的實(shí)

16、現(xiàn)方法超寬帶（UWB）技術(shù)是一種無需載波的調(diào)制技術(shù)，其超低的功耗和易于集成的特點(diǎn)非常適于WSN短距離通信。但是UWB信號接收需要較長的捕獲時(shí)間，即需要較長的前導(dǎo)碼，這將降低信號的隱蔽性，所以需要MAC層更好的協(xié)作。 WSN 物理層協(xié)議的研究還處于初級階段，硬件方面：WSN節(jié)點(diǎn)在體積、成本和功耗上與其廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)還存在一定的差距，缺乏小型化、低成本、低功耗的片上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；軟件方面：WSN 物理層迫切需要符合其特點(diǎn)和要求的簡單的協(xié)議、算法設(shè)計(jì)，特別是調(diào)制機(jī)制。六、物理層非理想特性的研究（可能）非理想特性的來源物理層非理想特性可表現(xiàn)為無線信號傳輸?shù)牟灰?guī)則性，較長的電路轉(zhuǎn)換時(shí)間以及較低的效能。（可能

17、）選擇題反向路徑、多輪發(fā)現(xiàn)、鄰居發(fā)現(xiàn)等技術(shù)廣泛地在路由協(xié)議中使用。（可能）應(yīng)對策略要解決無線傳輸不規(guī)則性對鏈路層、路由層的影響，就應(yīng)該保證鏈路傳輸?shù)膶ΨQ性。一種方法是采用幾何對稱傳輸機(jī)制（SGF），另一種方法是采用傳輸距離受限的方式（BDF），使得源節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，只與根據(jù)DOI模型確定的內(nèi)環(huán)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的交互，這樣就從硬性上保證了鏈路的對稱性。七、射頻前端功耗分析與低功耗設(shè)計(jì)考慮（可能）射頻前端射頻前端是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)物理層最重要的單元之一，也是影響整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗的主要模塊。射頻前端收發(fā)機(jī)由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成。接收機(jī)方案有超外差式接收機(jī)、二次變頻接收機(jī)、零中頻（Zero

18、-IF）接收機(jī)和低中頻（Low-IF）接收機(jī)。發(fā)射機(jī)主要是完成調(diào)制、上變頻、功率放大和濾波，根據(jù)調(diào)制和上變頻是否合二為一，分為直接變換法和兩步法。（可能小）頻率合成器基于PLL結(jié)構(gòu)的頻率合成器主要包括鑒頻鑒相器 (PFD)、電荷泵 (CP )、低通濾波器( LF)、壓控振蕩器(VCO)以及分頻器(FDIV)。（可能小）怎樣功耗小433Mhz，傳輸速率越高，傳輸時(shí)間減少，傳輸功耗降低，傳輸包較長時(shí)，狀態(tài)切換時(shí)間對功耗影響較少，但會產(chǎn)生較多誤碼率。傳輸距離一定，傳輸速度越快，誤碼率越高。保證一定誤碼率的基礎(chǔ)上，選擇合適的發(fā)射功率：在不同發(fā)射功率下，并非傳輸速率越高越節(jié)能，反而是較高速率耗能大。發(fā)射

19、包長、傳輸速率、發(fā)射功率是相互制約的，折中考慮！傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三章 MAC協(xié)議（無線信道合理共享）一、概述（可能小）研究熱點(diǎn)能量效率：在該層傳輸數(shù)據(jù)，引起不必要能耗，空閑監(jiān)聽（接收狀態(tài)）；沖突；控制開銷（傳感器數(shù)據(jù)以外的數(shù)據(jù)多）；串?dāng)_(其他數(shù)據(jù))。可擴(kuò)展性：能適合WSN規(guī)模、負(fù)載、拓?fù)洹＞W(wǎng)絡(luò)效率（綜合指標(biāo)）：可靠、 吞吐、 QOS。算法復(fù)雜度 ：節(jié)點(diǎn)多要協(xié)同工作，算法復(fù)雜，但與上述性能要折中考慮。與其它層協(xié)議的協(xié)同（跨層協(xié)議設(shè)計(jì)）。普遍的重要性依次遞減！（可能大）MAC協(xié)議分類（三種分類方式）分配信道的方式：競爭型、分配型、混合型； 使用的信道數(shù)目：單信道、雙信道、多信道； 網(wǎng)絡(luò)類型：同步網(wǎng)

20、絡(luò)、異步網(wǎng)絡(luò)；二、競爭型MAC協(xié)議（可能大）競爭型MAC協(xié)議（共享一個(gè)信道）CSMA：意思是網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)前要檢查總線上有沒有數(shù)據(jù)傳輸。若有數(shù)據(jù)傳輸 （稱總線為忙），則不發(fā)送數(shù)據(jù)；若無數(shù)據(jù)傳輸（稱總線為空），立即發(fā)送準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)。多路訪問（multiple access)：意思是網(wǎng)絡(luò)上所有工作站收發(fā)數(shù)據(jù)共同使用同一條總線，且發(fā)送數(shù)據(jù)是廣播式的。沖突檢測（CD）：若網(wǎng)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上工作站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，在總線上就會產(chǎn)生信號的混合，辨別不出真正的數(shù)據(jù)是什么。這種情況稱數(shù)據(jù)沖突又稱碰撞。為了減少?zèng)_突發(fā)生后的影響，工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中還要不停地檢測自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，有

21、沒有在傳輸過程中與其它工作站的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，這就是沖突檢測（collision detected）。基本思想：發(fā)送時(shí)主動(dòng)搶占無線信道，CSMA方式，按需分配。優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)流量和規(guī)模變化自適應(yīng)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓赃m應(yīng)；算法較簡單，不需要復(fù)雜的時(shí)間同步和集中控制調(diào)度算法。典型協(xié)議：SMAC、TMAC、PMAC、WiseMAC、Sift三、分配型MAC協(xié)議（可能大）分配型MAC協(xié)議基本思想：將一個(gè)物理信道分為多個(gè)子信道； 將子信道靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地分配給需要通信的節(jié)點(diǎn)，避免沖突；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信流量最大限度地節(jié)省能量。 優(yōu)點(diǎn)：無沖突；無隱藏終端問題。“隱藏終端”（Hidden Stations），在通信領(lǐng)

22、域，基站A向基站B發(fā)送信息，基站C未偵測到A也向B發(fā)送，故A和C同時(shí)將信號發(fā)送至B，引起信號沖突，最終導(dǎo)致發(fā)送至B的信號都丟失了。"隱藏終端"多發(fā)生在大型單元中（一般在室外環(huán)境），這將帶來效率損失，并且需要錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制。當(dāng)需要傳送大容量文件時(shí)，尤其需要杜絕"隱藏終端"現(xiàn)象的發(fā)生。易于休眠典型協(xié)議：SMACS、TRAMA、DMAC、BMAC四、混合型MAC協(xié)議（可能大）混合型MAC協(xié)議競爭型：很好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的變化，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，但存在能量效率不高的缺點(diǎn)；分配型：將信道資源分為多個(gè)子信道，無沖突、互不干擾，能量效率較高，但不適應(yīng)網(wǎng)

23、絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化；ZMAC 組合兩種方式，提高整體性能。五、MAC的跨層設(shè)計(jì)（可能大）MAC層的跨層設(shè)計(jì)基本思想：傳統(tǒng)方法中各層的設(shè)計(jì)相互獨(dú)立，因此各層的優(yōu)化設(shè)計(jì)并不能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)最優(yōu)；為了提高能量效率，能量管理機(jī)制、低功耗設(shè)計(jì)等在各層設(shè)計(jì)中都有所體現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)邏輯上并不相鄰的協(xié)議層次間的設(shè)計(jì)互動(dòng)與性能平衡。典型協(xié)議：MINA（多跳基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四章 路由協(xié)議（數(shù)據(jù)傳輸路徑）一、WSN路由協(xié)議概述（可能大）WSN路由協(xié)議定義是一套將數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)的機(jī)制。(傳輸能耗與傳輸距離2-4次方相關(guān))。（可能大）WSN路由協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)滿足應(yīng)用需求；低網(wǎng)絡(luò)開銷；資源利用的整體

24、有效性；網(wǎng)絡(luò)高吞吐率。 （可能大）WSN路由協(xié)議的特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，配置全局ID不可能，傳統(tǒng)IP路由不適合；實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)源節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳給一個(gè)指定目的節(jié)點(diǎn)，不需要建立網(wǎng)絡(luò)中任意兩點(diǎn)之間的路由路徑；路由與應(yīng)用密切相關(guān)。（可能大）WSN路由協(xié)議的要求能量高效（協(xié)議簡單&節(jié)省能量&均衡消耗）可擴(kuò)展性（網(wǎng)絡(luò)范圍&節(jié)點(diǎn)密度）魯棒性（節(jié)點(diǎn)變化&拓?fù)渥兓┛焖偈諗啃浴＃赡苄。￤SN路由協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)考慮網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)能量優(yōu)化（硬件限制，能量有限，低功耗路由是關(guān)鍵）；具有高可擴(kuò)展性 （網(wǎng)絡(luò)規(guī)模&自組織）；適應(yīng)強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓ü?jié)點(diǎn)移動(dòng)&無線信道）；傳感器網(wǎng)絡(luò)路由中使

25、用數(shù)據(jù)融合技術(shù)（轉(zhuǎn)發(fā)處理、數(shù)據(jù)為中心）；傳感器網(wǎng)絡(luò)中流量分布不對稱（數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)&多源單Sink)靠近sink點(diǎn)的流量越大。（可能小）WSN路由協(xié)議的挑戰(zhàn)自組織布撒、能量消耗、路由精度、計(jì)算能力、通信能力、容錯(cuò)能力、可擴(kuò)展性、控制負(fù)載。二、WSN路由協(xié)議分類（可能大）WSN路由協(xié)議分類數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議：SPIN (Flooding)，Directed Diffusion (Gradient)集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議：LEACH, TTDD，層次性地理信息路由協(xié)議：GPSR, GEAR通過節(jié)點(diǎn)自身位置信息進(jìn)行路由QOS路由協(xié)議：實(shí)現(xiàn)路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)同時(shí)，還要滿足網(wǎng)絡(luò)QoS需求（可能）數(shù)據(jù)中心網(wǎng)

26、絡(luò)和地址中心網(wǎng)絡(luò)AC，Address-centric：沿最短路徑傳輸。DC，Data-centric：不是找各自最短路徑。（可能）地理信息路由協(xié)議地理位置信息路由協(xié)議要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)知道自己在網(wǎng)絡(luò)中的位置。確定節(jié)點(diǎn)位置的方法：GPS、超聲波三角定位系統(tǒng)、標(biāo)定用途：作為其它路由算法的輔助，直接用于路由的計(jì)算。（可能小）GPSR：Greedy Perimeter Stateless Routing貪婪算法：在對問題求解時(shí)，總是做出在當(dāng)前看來是最好的選擇。也就是說，不從整體最優(yōu)上加以考慮，他所做出的僅是在某種意義上的局部最優(yōu)解。利用節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選取：選擇鄰居節(jié)點(diǎn)中離數(shù)據(jù)包目的節(jié)點(diǎn)更近的點(diǎn)

27、作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。三、WSN路由協(xié)議最新研究成果（可能）現(xiàn)階段WSN路由設(shè)計(jì)主要關(guān)注下面幾個(gè)方面：提高能量效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的平衡，延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間；滿足各種應(yīng)用場景的參數(shù)指標(biāo)(也就是QoS)；實(shí)現(xiàn)一定程度的數(shù)據(jù)安全性。（可能）一些解決辦法路由協(xié)議專用性設(shè)計(jì)；跨層設(shè)計(jì)；新技術(shù)開發(fā)（UWB等）。（可能小）傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議未來的研究方向新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的提出；節(jié)點(diǎn)密集部署及空間多樣性的考慮；網(wǎng)內(nèi)存儲及網(wǎng)內(nèi)處理；時(shí)間和位置的同步；自組織與重配置；主動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第五章 通信標(biāo)準(zhǔn)（窄帶寬、低延時(shí)、低功耗）一、IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)（滿足低成本、低功耗）（可能小）IEEE 802.15.

28、4標(biāo)準(zhǔn)的主要特征：實(shí)現(xiàn)20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四種不同的傳輸速率；支持星型和點(diǎn)到點(diǎn)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)中采取兩種地址方式：16位地址和64位地址。其中16位地址是有協(xié)調(diào)器分配的，64位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址；采用可選的時(shí)槽保障（Guaranteed Time Slots，GTS）機(jī)制；采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問（CSMA-CA）的信道訪問機(jī)制；支持ACK機(jī)制以保證可靠傳輸；低功耗機(jī)制；信道能量檢測（Energy Detection，ED）；鏈路質(zhì)量指示（Link quality indication，LQI）；工作在ISM頻段上，其中在2450 MHz

29、 波段上有16個(gè)信道，在915MHz波段上有30個(gè)信道，在868MHz上有3個(gè)信道；數(shù)據(jù)安全策略。（可能）網(wǎng)絡(luò)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型和點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ，F(xiàn)FD有持續(xù)能源，通信能力強(qiáng)大。（可能小）協(xié)議棧架構(gòu)物理層：射頻收發(fā)器和底層控制模塊；MAC子層：為高層提供訪問物理信道的服務(wù)接口LLC：邏輯鏈路控制SSCS：特定服務(wù)聚合（可能）IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)功能概述超幀結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)間分配的邏輯結(jié)構(gòu))；數(shù)據(jù)傳輸模型；MAC層幀結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)可靠傳輸機(jī)制；低功耗策略；數(shù)據(jù)的安全服務(wù)。（可能小）物理層規(guī)范信道分配及調(diào)制方式：信道（傳輸）速率 比特速率：通常是以每秒所傳輸?shù)男畔⒘慷嗌賮砗饬俊７枺▊鬏敚?/p>

30、速率 碼元（傳輸）速率：它是指單位時(shí)間(秒)內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)目，其單位為波特(Baud)。碼片速率： 擴(kuò)頻碼與碼元相乘以后，每個(gè)碼元就稱為碼片，它的傳輸速率叫做碼片速率。 物理層幀格式物理層功能實(shí)現(xiàn)： 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、物理信道的能量檢測、射頻收發(fā)器的激活與關(guān)閉、空閑信道評估、鏈路質(zhì)量指示、物理層屬性參數(shù)的獲取與設(shè)置。（可能小）MAC子層規(guī)范MAC子層功能采用CSMA-CA機(jī)制來訪問物理信道；協(xié)調(diào)器對網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù)；支持PAN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)與取消關(guān)聯(lián)；協(xié)調(diào)器產(chǎn)生信標(biāo)幀，普通設(shè)備根據(jù)信標(biāo)幀與協(xié)調(diào)器同步；間接傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)；在兩個(gè)MAC實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)可靠傳輸；可選的GTS支持；支持安全機(jī)制；MAC子層的

31、幾種幀信標(biāo)幀；數(shù)據(jù)幀格式；確認(rèn)幀；命令幀。MAC幀。MAC子層功能實(shí)現(xiàn)PAN的建立與維護(hù)（協(xié)調(diào)器和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)）、關(guān)聯(lián)請求與取消、與信標(biāo)幀的同步、數(shù)據(jù)的間接傳輸方式（當(dāng)協(xié)調(diào)器有數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備時(shí)，協(xié)調(diào)器暫存數(shù)據(jù)，然后通過設(shè)置信標(biāo)楨里的相關(guān)域通知目標(biāo)設(shè)備，設(shè)備接收信標(biāo)楨后發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)要給它，便發(fā)出請求，協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)！節(jié)能）、數(shù)據(jù)的發(fā)送，接收與重傳、GTS的分配與管理、MAC子層的安全策略。二、ZigBee標(biāo)準(zhǔn) （15.4的擴(kuò)展）（可能）Zigbee網(wǎng)絡(luò)層功能實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)實(shí)體：提供網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)服務(wù)；管理實(shí)體：實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)層的控制。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的形成過程與設(shè)備的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)建立 （需要某節(jié)點(diǎn)發(fā)起，只有未加

32、入網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器才能建立網(wǎng)絡(luò)，選擇合適信道、PANID,發(fā)送信標(biāo)幀，等待其他節(jié)點(diǎn)加入）；設(shè)備加入（通過關(guān)聯(lián)加入網(wǎng)絡(luò)）；設(shè)備短地址分配；設(shè)備離開（需請求）；鄰居列表的維護(hù)（包括PANID、網(wǎng)絡(luò)地址、設(shè)備類型、設(shè)備關(guān)系等）。ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制 路由消耗的計(jì)算；路由表維護(hù)；路由發(fā)現(xiàn)（定義何種形式路由）；樹形路由過程。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)路由發(fā)現(xiàn)（根據(jù)參數(shù)合理選擇路由方法:禁止路由、使能路由、強(qiáng)制路由、樹形路由）；完成不了正常路由時(shí)，需重新建立一個(gè)路由發(fā)現(xiàn)表。（可能小）應(yīng)用層規(guī)范簡介應(yīng)用層，數(shù)據(jù)實(shí)體和管理實(shí)體：維護(hù)綁定表，定義設(shè)備性質(zhì)。三、6LowPan草案 6LowPan草案（如何在WSN上傳輸IP

33、v6報(bào)文） IPv6 low power wireless personal area network.（可能）動(dòng)機(jī)與存在的問題動(dòng)機(jī)：現(xiàn)有的成熟的IPV6可以很好地滿足LowPan互聯(lián)層的要求：lowpan很多設(shè)備需要無狀態(tài)自動(dòng)配置，6提供； lowpan存在很多設(shè)備需大量ip地址，ipv6有（128位地址配置）；采用ipv6容易實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)有有線主干網(wǎng)的互聯(lián)。問題：要解決兩個(gè)協(xié)議報(bào)文長度兼容問題（1280，127）；地址機(jī)制問題；能量需求不同。增加網(wǎng)絡(luò)適配層實(shí)現(xiàn)報(bào)文壓縮、分片、重組、網(wǎng)狀路由轉(zhuǎn)發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的傳感器與傳感網(wǎng)一、物聯(lián)網(wǎng)概況（簡史、結(jié)構(gòu)、路線圖等）（可能大）物聯(lián)網(wǎng)的三大特征全面感知:

34、 利用RFID，傳感器，二維碼，NFC等隨時(shí)隨地獲取物體的信息； 可靠傳輸: 通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去；智能處理: 利用云計(jì)算，模糊識別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體實(shí)施智能化的控制。（可能大）物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層，網(wǎng)絡(luò)層，感知層。（可能小）物聯(lián)網(wǎng)4大支撐技術(shù)與業(yè)務(wù)群RFID: 電子標(biāo)簽屬于智能卡的一類； 傳感網(wǎng)：借助于各種傳感器，探測和集成包括溫度、濕度、壓力、速度等物質(zhì)現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)； M2M：這個(gè)詞國外用得較多，側(cè)重于末端設(shè)備的互聯(lián)和集控管理，X-Internet； 兩化融合：工業(yè)信息化是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要推動(dòng)力之一，自動(dòng)化

35、和控制行業(yè)是主力，但目前來自這個(gè)行業(yè)的聲音相對較少。 （可能小）物聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)路線圖人-人點(diǎn)對點(diǎn)通信 人-物通信 物-人-物 “物-物”固定模式的信息交換 物-物“非固定”模式的信息交換 “云模型”（大量的窮盡式的模型嵌套應(yīng)用）與云計(jì)算的結(jié)合 智能物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)并縮小行業(yè)之間聯(lián)接的縫隙。二、物聯(lián)網(wǎng)的“易用性”思考（可能）物聯(lián)網(wǎng)的易用性：易安裝；易使用；易維護(hù)；易負(fù)擔(dān)。（可能小）“傻瓜化”傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)描述無需安裝開發(fā)工具軟件：基于網(wǎng)絡(luò)編程語言的應(yīng)用程序，直接運(yùn)行在瀏覽器環(huán)境。無需購買專門調(diào)試器硬件：Wifi、藍(lán)牙等硬件已經(jīng)是移動(dòng)終端標(biāo)配。無需學(xué)習(xí)專門的通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：建立在HTTP協(xié)議上，可直接在瀏覽器顯示

36、結(jié)果。不依賴特定的操作系統(tǒng)：HTML語言等標(biāo)準(zhǔn)基本不依賴操作系統(tǒng)，具有顯示一致性。三、從傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)到物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（可能小）傳感網(wǎng)的解決方案：具有自動(dòng)識別能力的智能傳感器、執(zhí)行器IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)：（1）將傳感器/執(zhí)行器分為7大類型（2）建立可以被機(jī)器識別的變送器電子數(shù)據(jù)表格，用于描述每個(gè)傳感器，從而使傳感器數(shù)據(jù)的用戶能夠即時(shí)的掌握傳感器的物理量單位、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與類型、使用方式、標(biāo)定方法等全面的信息，為組建傳感器網(wǎng)絡(luò)帶來極大的方便。（3）為傳感器與執(zhí)行器的操作定義了面向?qū)ο蟮摹⒎謱拥摹⒕哂凶畲笸ㄓ眯缘哪Ｐ虸EEE1451類。最近新加入了IEEE1451.7標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范傳感器與執(zhí)行器的RFID標(biāo)識。無

37、線定位Some of Our Research on Wireless Networks: Localization, CCH, and APPWireless Indoor Localization; Device-Free Wireless Localization; Cognitive Capacity Harvesting Networks; APP with Wireless Networks:Wireless Sensor Network Localization Overview（可能小）Technical related to localizationNode Localiza

38、tion; Target (source) Localization; Location Directory Services.（可能大）Localization TaxonomyRange-based localization; Range-free localization; Event-driven.Range-Based：use absolute distance estimates or angle estimates（Expensive, Precise）Range-Free：use only connectivity and proximity（Cheap, Inaccurate

39、）（可能大）Range based localization：Fine-grained localizations; Uses absolute point to point distance/angle estimates; Requires expensive hardware.（可能小）Basic idea of Range-based Solutions:Relative locations are unique if the graph is rigid; To avoid translation, rotation and flipping,d+1 anchors are need

40、ed to obtain global positions in d dimension space.（可能大）Range Free Localization:Coarse-grained localization; Localization that does not rely on distance measurement; Simple hardware/Low cost solution.（可能大）Anchor Based LocalizationCentroid Algorithm; APIT Centroid; Gradient algorithm; APS Ad Hoc Posi

41、tioning System（可能大）SummaryTaxonomy: Range-based and Range-freeRange-free solutions localize sensor nodes without expensive localization hardware.1. Proximity-based Solution: Centroid; 2. Area-based Solutions: APIT; 3. Hop-count-based solutions: Gradient and APS.WSN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全概述安全問題（可能小）無線傳感

42、器網(wǎng)絡(luò)與安全相關(guān)的特點(diǎn)（1）資源受限，通信環(huán)境惡劣。（2）部署區(qū)域的安全無法保證，節(jié)點(diǎn)易失效。（3）網(wǎng)絡(luò)無基礎(chǔ)框架。（4）部署前地理位置具有不確定性。（可能小）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)條件限制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全要求是基于傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)自身?xiàng)l件的限制提出的。傳感器節(jié)點(diǎn)的限制是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特有的：電池能量、充電能力、睡眠模式、內(nèi)存儲器、傳輸范圍、干預(yù)保護(hù)及時(shí)間同步。網(wǎng)絡(luò)限制與普通的Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)一樣：有限的結(jié)構(gòu)預(yù)配置、數(shù)據(jù)傳輸速率和信息包大小、通道誤差率、間歇連通性、反應(yīng)時(shí)間和孤立的子網(wǎng)絡(luò)。安全需求（可能大）機(jī)密性、擴(kuò)展性、真實(shí)性、可用性、完整性、自組織性、新鮮性、魯棒性機(jī)密性：數(shù)據(jù)機(jī)密性的最常用方

43、法是使用通信雙方共享的會話密鑰來加密待傳遞的消息。擴(kuò)展性：傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性表現(xiàn)在傳感器數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域、生命周期、時(shí)間延遲、感知精度等方面的可擴(kuò)展極限尺度。真實(shí)性：傳感器網(wǎng)絡(luò)通常使用共享唯一的對稱密鑰來進(jìn)行數(shù)據(jù)源的認(rèn)證。可用性：傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全解決方案所提供的各種服務(wù)能夠被授權(quán)用戶使用，并能夠有效防止非法攻擊者企圖中斷傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的惡意攻擊。完整性：在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，通常使用消息認(rèn)證碼來進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性的檢驗(yàn)。自組織性：傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組傳感器以Ad Hoc方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，它是以自組織的方式進(jìn)行組網(wǎng)的，這就決定了相應(yīng)的安全解決方案也應(yīng)當(dāng)是自組織的。新鮮性：新鮮性是指發(fā)送方傳給接收者的數(shù)

44、據(jù)是在最近時(shí)間內(nèi)生成的最新數(shù)據(jù)。通信雙方所共享的密鑰是最新的。魯棒性：當(dāng)某個(gè)或某些節(jié)點(diǎn)被攻擊者控制后，安全解決方案應(yīng)當(dāng)限制其影響范圍，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不會因此而癱瘓或失效。攻擊與威脅按照攻擊者的能力來分：可以分為Mote-class攻擊和Laptop-class攻擊。按照攻擊者的類型來分：可以分為內(nèi)部攻擊和外部攻擊。一般網(wǎng)絡(luò)威脅：竊聽：一個(gè)攻擊者能夠竊聽網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳送的部分或全部信息。哄騙：節(jié)點(diǎn)能夠偽裝其真實(shí)身份。模仿：一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠表現(xiàn)出另一節(jié)點(diǎn)的身份。危及傳感器節(jié)點(diǎn)安全：若一個(gè)傳感器以及它的密鑰被捕獲, 儲存在該傳感器中的信息便會被敵手讀出。注入：攻擊者把破壞性數(shù)據(jù)加入到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒅谢蚣尤氲綇V

45、播流中。重放：敵手會使節(jié)點(diǎn)誤認(rèn)為加入了一個(gè)新的會議, 再對舊的信息進(jìn)行重新發(fā)送。重放通常與竊聽和模仿混合使用。拒絕服務(wù)( DoS)：通過耗盡傳感器節(jié)點(diǎn)資源來使節(jié)點(diǎn)喪失運(yùn)行能力。獨(dú)有的安全威脅種類HELLO 擴(kuò)散法：這是一種DoS( 拒絕服務(wù)攻擊) , 它利用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的缺陷, 允許攻擊者使用強(qiáng)信號和強(qiáng)處理能量讓節(jié)點(diǎn)誤認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)新的基站。陷阱區(qū)：攻擊者能夠讓周圍的節(jié)點(diǎn)改變數(shù)據(jù)傳輸路線, 去通過一個(gè)被捕獲的節(jié)點(diǎn)或是一個(gè)陷阱。其他介紹的安全威脅種類DoS攻擊：DoS攻擊是指任何能夠削弱或消除傳感器網(wǎng)絡(luò)正常工作能力的行為或事件，硬件失效、軟件漏洞、資源耗盡、環(huán)境干擾及這些因素之間的相

46、互作用都有可能導(dǎo)致DOS攻擊Sybil攻擊：Sybil攻擊的概念，即在無線網(wǎng)絡(luò)中，單一節(jié)點(diǎn)具有多個(gè)身份標(biāo)識，通過控制系統(tǒng)的大部分節(jié)點(diǎn)來削弱冗余備份的作用。Sinkhole攻擊：在Sinkhole攻擊中，攻擊者的目標(biāo)是吸引所有的數(shù)據(jù)流通過攻擊者所控制的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，從而形成一個(gè)以攻擊者為中心的黑洞。Wormhole攻擊：攻擊者將在一部分網(wǎng)絡(luò)上接收的消息通過低時(shí)延的信道進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各簇進(jìn)行重放。Hello泛洪攻擊：由于許多協(xié)議要求節(jié)點(diǎn)廣播Hello數(shù)據(jù)包來發(fā)現(xiàn)其鄰近節(jié)點(diǎn)，收到該包的節(jié)點(diǎn)將確信它在發(fā)送者的傳輸范圍內(nèi)。選擇轉(zhuǎn)發(fā)攻擊：在選擇轉(zhuǎn)發(fā)攻擊中，惡意節(jié)點(diǎn)可能拒絕轉(zhuǎn)發(fā)特定的消息并將其丟棄，

47、以使得這些數(shù)據(jù)包不再進(jìn)行任何傳播。多徑路由也是對付選擇轉(zhuǎn)發(fā)攻擊比較有效的方法。二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本安全技術(shù) （可能大）傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本安全技術(shù)基本安全框架、密鑰分配、安全路由、入侵檢測、加密技術(shù)。安全框架一種思想是從維護(hù)路由安全的角度出發(fā),尋找盡可能安全的路由以保證網(wǎng)絡(luò)的安全。一種方法是“有安全意識的路由”( SAR) ,其思想是找出真實(shí)值和節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，然后利用這些真實(shí)值生成安全的路由。另一種思想是把著重點(diǎn)放在安全協(xié)議方面。典型的安全問題可以總結(jié)為:1）信息被非法用戶截獲; 2）一個(gè)節(jié)點(diǎn)遭破壞; 3）識別偽節(jié)點(diǎn); 4）如何向已有傳感器網(wǎng)絡(luò)添加合法的節(jié)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的兩種專用安全協(xié)

48、議: 安全網(wǎng)絡(luò)加密協(xié)議SNEP和廣播認(rèn)證協(xié)議uTESLA。各協(xié)議層有不同的安全方法: 物理層主要通過考慮安全編碼來增加機(jī)密性；鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的機(jī)密性考慮的是數(shù)據(jù)幀和路由信息的加密技術(shù)；應(yīng)用層則著重于密鑰的管理和交換，為下層的加解密提供安全支持。物理層的攻擊和防御：其有限計(jì)算能力和存儲空間使基于公鑰的密碼體制難應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。為了節(jié)省傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量開銷和提供整體性能，要采用輕量級的對稱加密算法。鏈路層的攻擊和防御：這種載波監(jiān)聽方式特別容易遭到拒絕服務(wù)攻擊也就是DOS。載波沖突是一種有效的DOS攻擊方法。網(wǎng)絡(luò)層的攻擊和防御：由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是潛在的路由節(jié)點(diǎn)，因此更易于受到攻擊。在WSN中，

49、網(wǎng)絡(luò)連接性主要依靠各節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作。如果其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)故意停止中繼分組，網(wǎng)絡(luò)將不能正常通信。這種節(jié)點(diǎn)稱為自私節(jié)點(diǎn)。需要兩種解決方法：一、執(zhí)行通信協(xié)議，鼓勵(lì)節(jié)點(diǎn)承擔(dān)中繼任務(wù)；二、在通信協(xié)議中檢測自私節(jié)點(diǎn)，警告并處罰，并讓其返回協(xié)作模式。密鑰分配傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰分配主要傾向于采用隨機(jī)預(yù)分配模型的密鑰分配方案。其主要思想是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建之前，每個(gè)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)較大的密鑰池中隨機(jī)選擇少量密鑰構(gòu)成密鑰環(huán)，使得任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能以一個(gè)較大的概率共享密鑰。安全路由由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中許多路由協(xié)議相對簡單，更易受到攻擊,所以常常采用安全路由來增加網(wǎng)絡(luò)的安全性,常用的方法有:（1）路由中加入容侵策略。（2）用多徑路由選擇方法

50、抵御選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊。（3）在路由設(shè)計(jì)中加入廣播半徑限制抵御洪泛攻擊。（4）在路由設(shè)計(jì)中加入安全等級策略抵御蟲洞攻擊和陷洞攻擊。入侵檢測技術(shù)入侵檢測技術(shù)是一種檢測網(wǎng)絡(luò)中違反安全策略行為的技術(shù)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告系統(tǒng)中未授權(quán)或異常的現(xiàn)象。根據(jù)參與檢測節(jié)點(diǎn)是否主動(dòng)發(fā)送消息，分為被動(dòng)監(jiān)聽檢測和主動(dòng)檢測。被動(dòng)監(jiān)聽檢測主要是通過監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)流量的方法展開，而主動(dòng)監(jiān)聽是指檢測節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送探測包來反饋或者接受其它節(jié)點(diǎn)發(fā)來的消息，然后通過對這些消息進(jìn)行一定的分析來檢測。根據(jù)檢測節(jié)點(diǎn)的分布，被動(dòng)檢測可分為密集檢測和稀疏檢測兩類。網(wǎng)絡(luò)層上的攻擊檢測方法主要有看門狗檢測方法、基于AGENT的方法、針對特別攻擊的方法以及基于

51、活動(dòng)的監(jiān)聽方法等。鏈路層上主要通過檢測到達(dá)RTS 請求速率來發(fā)現(xiàn)攻擊。物理層上主要檢測阻塞攻擊，現(xiàn)存的有效方法有:（1）通過檢測單個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接受成功率來判斷是否遭受攻擊；（2）通過分析信號強(qiáng)度隨時(shí)間的分布來發(fā)現(xiàn)阻塞攻擊特有的模式；（3）通過周期性檢查節(jié)點(diǎn)的歷史載波偵聽時(shí)間來檢測攻擊。主動(dòng)檢測主要有4種檢測方法:（1）路徑診斷的方法。（2）鄰居檢測的方法。（3）通過向多個(gè)路徑發(fā)送ping包的方式，以發(fā)現(xiàn)路徑上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)從而部署攻擊檢測算法。（4）基于主動(dòng)提供信息的檢測。三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究重點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)加密技術(shù)：加密是一種基本的安全機(jī)制，它把傳感器節(jié)點(diǎn)間的通信消息轉(zhuǎn)換為密文，

52、形成加密密鑰，這些密文只有知道解密密鑰的人才能識別。完整性檢測技術(shù)：完整性檢測技術(shù)用來進(jìn)行消息的認(rèn)證，是為了檢測因惡意攻擊者竄改而引起的信息錯(cuò)誤。消息認(rèn)證碼是一種典型的完整性檢測技術(shù)。身份認(rèn)證技術(shù)：通過檢測通信雙方擁有什么或知道什么來確定通信雙方身份是否合法。這是建立在運(yùn)算簡單的對稱密鑰密碼算法和雜湊函數(shù)基礎(chǔ)上的，適合所有無線網(wǎng)絡(luò)通信。數(shù)字簽名：是用于提供服務(wù)不可否認(rèn)性的安全機(jī)制。數(shù)字簽名大多基于非對稱密鑰密碼算法。密鑰確立和管理密碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)架十分重要的部分，而密鑰是密碼技術(shù)的核心內(nèi)容。密鑰確立需要在參與實(shí)體和加密鑰計(jì)算之間建立信任關(guān)系，信任建立可以通過公開密鑰或者秘密密鑰技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

53、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信不能依靠一個(gè)固定的基礎(chǔ)組織或者一個(gè)中心管理員來實(shí)現(xiàn)，而要用分散的密鑰管理技術(shù)。密鑰管理協(xié)議分為預(yù)先配置密鑰協(xié)議、仲裁密鑰協(xié)議和自動(dòng)加強(qiáng)的自治密鑰協(xié)議。預(yù)先配置密鑰：(1) 網(wǎng)絡(luò)范圍的預(yù)先配置密鑰。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)在配置前都要裝載同樣的密鑰。(2) 明確節(jié)點(diǎn)的預(yù)先配置密鑰。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要知道與其通信的所有節(jié)點(diǎn)的ID號，每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間共享一個(gè)獨(dú)立的密鑰。(3) 預(yù)先配置節(jié)點(diǎn)。預(yù)先配置節(jié)點(diǎn)安全方法提供組節(jié)點(diǎn)保護(hù)來對抗不屬于該組的其它危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)的威脅。仲裁密鑰協(xié)議：仲裁協(xié)議包含用于確立密鑰的第三個(gè)信任部分。根據(jù)密鑰確立的類型，協(xié)議被分為秘密密鑰和公開密鑰。標(biāo)準(zhǔn)的秘密密鑰協(xié)議

54、發(fā)展成密鑰分配中心(KDC)或者密鑰轉(zhuǎn)換中心。成對密鑰確立協(xié)議可以支持小組節(jié)點(diǎn)的密鑰建立。有一種分等級的密鑰確立協(xié)議叫做分層邏輯密鑰。自動(dòng)加強(qiáng)的自治密鑰協(xié)議：(1) 成對的不對稱密鑰。該種協(xié)議基于公共密鑰密碼技術(shù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在配置之前，在其內(nèi)部嵌入由任務(wù)權(quán)威授予的公共密鑰認(rèn)證。(2) 組密鑰協(xié)議。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組中確立一個(gè)普通密鑰，而不依賴信任第三方。這種協(xié)議也是基于公共密鑰密碼技術(shù)的.使用配置理論的密鑰管理：使用配置的密鑰管理方案是任意密鑰預(yù)先分配方案的一種改進(jìn)，它加入了配置理論，避免了不必要的密鑰分配。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由安全攻擊對策：包括鏈路層加密和認(rèn)證、多路徑路由行程、身份確認(rèn)、雙向連接確認(rèn)和廣播認(rèn)證。但這些措施只有在路由協(xié)議設(shè)計(jì)完成以前加