[发明专利]无线传感器网与计算机网融合网络的安全路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别涉及一种无线传感器网与计算机网融合网络的安全路由方法，用于解决网络面临的各种安全威胁，使网络可以为用户提供可靠的服务。

背景技术

WSN是集信息采集、信息传输和信息处理于一体的综合智能信息系统(如图1所示)。早在1999年，美国《商业周刊》就将“网络化的微型传感器技术”评为21世纪最重要的21项技术之一。2003年2月，美国《MIT技术评论》杂志将WSN列为未来改变世界的十大新兴技术之首。2003年8月出版的美国《商业周刊》杂志在其“未来技术专版”中发表文章指出，效用计算、无线传感、塑料电子学和仿生人体器官是全球未来的四大高技术产业，他们将掀起新的产业浪潮。美国《今日防务》杂志认为WSN的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。世界各国都非常重视WSN的发展。国际上较有代表性和影响力的研发项目有遥控战场传感器系统REMBSS(Remote Battlefield Sensor System，伦巴斯)、网络中心站及灵巧传感器网络、智能尘埃(smart dust)、Intel&reg、Mote、Smart-Its项目、SensIT、SenWeb、行为习性监控(Habitat Monitoring)项目、英国国家网格等。IEEE也在积极推进WSN应用和发展，美国波士顿大学专门成立了传感器网络协会(Sensor NetworkConsortium)以促进传感器网络技术的发展。

WSN的用户和管理者通常位于计算机网上。计算机网和WSN的通信体制有很大的不同，双方不能直接有效地互联互通。因此，大型化、综合化、扁平化的计算机网和小型化、多样化、移动化的无线传感器网的融合就成为当前学术界研究的热点问题。这两种网络代表未来信息网络发展的两大主流方向，其融合也是异构网络融合的典型模式。在异构网络采用不同协议栈的情况下，它们之间通过协议承载而不是协议转换实现彼此之间的互联，即是重叠方式。无线传感器网与计算机网之间的重叠方式可细分为两种：WSN over TCP/IP和TCP/IP overWSN。本发明即是基于WSN over TCP/IP网络提出的，如图2所示。

信息安全是异构融合网络必须关注的重要问题。路由机制为融合网络的互通提供了关键的路由服务，在融合网络大规模部署应用之前，必须解决融合网络的安全路由问题，构建异构网络间统一的安全路由协议框架，实现融合网络可信路由协议的无缝连接。

由于WSN节点资源严格受限，传统WSN路由协议主要研究如何在满足特定应用要求的网络指标(如延时、可靠性以及数据准确度等)下，尽可能以最小的能耗收集数据以节约能量，从而延长网络生存期。然而，由于WSN工作在一个开放、合作和高度任意的环境中，具有节点间链接脆弱、拓扑结构动态变化、身份认证缺乏、没有集中监控或管理点等特性，所以存在很多安全漏洞，容易引发多种类型的攻击，如Wormholes攻击、HELLO泛洪攻击等(如图3、图4所示)。这些攻击多集中在路由层、针对路由算法，严重时可能导致整个网络瘫痪。因此，安全路由协议的研究就成为WSN的一个重要研究方向，很多WSN安全路由算法相继提出，比如SPINS、INSENS、SLEACH、TRANS、RGR等。

无线传感器与计算机网络的融合，为实现安全的路由机制提供了新的平台。设计融合网络的路由协议时，可以充分依托计算机网的相对强大的计算和存储能力，将复杂的计算和控制功能推到计算机网一侧，从而实现低能耗、低成本、低开销需求同时又安全可靠的路由协议。目前大量的研究工作还集中在WSN路由协议本身，关于无线传感器网和计算机网融合的路由算法，已经开展的研究工作还不多。因此，本论文研究的无线传感器网和计算机网融合的安全路由机制，具有理论和前瞻性科研意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感器网与计算机网融合网络的安全路由方法，用于针对基于WSN over TCP/IP覆盖技术的无线传感器网与计算机网的融合网络，在充分考虑安全因素的前提下，充分依托计算机网的信息处理能力，使得融合网络在能耗可承受的范围内能够有效地防御各种攻击。

本发明的无线传感器网与计算机网融合网络的安全路由方法包括以下步骤：

A)将整个融合网络划分成若干个簇，每个簇包括每轮通信之前选择的一个簇头节点和若干成员节点；

B)簇建立之后，汇聚节点通过广播路由发现包(Route-Find-Pkt)，启动并建立簇间节点的多跳多路径；