安全方案的改进 - 无线传感网络安全改进方案研究

　　在传感器网络中，由于受环境噪声、地面和建筑物的反射、多普勒效应和多径等多种衰变效应的影响，传感器信号通过无线信道传输的过程中很容易发生错误，使接收端接收到错误的信息。并且在无线传感器网络某些特殊的应用环境，必须保证数据传输的可靠性。同时时变加密方法也存在明显的缺点，由于密钥的连续性，要求每一次接收器都能够收到正确密钥，才能够完成数据解密和更新密钥。如果一个合法的接收器由于传输中的干扰而收到了错误的密钥数据或者暂时的无法连接而失去了密钥的更新操作。那么它就无法继续解密数据和更新密钥，节点将与整个网络失去了联系。

　　通过增大发送端的输出功率可以提高数据传输的可靠性，但同时也提高了无线传感网络节点的能源功耗，这样就减少了节点的使用寿命。如果通过编码方式提高数据传输的可靠性，随着纠错位数的增加，编码的长度会大大增加，数据包的编码处理和解码处理同样需要增加节点的能耗。只有在对可靠性要求较高时，才可以考虑这种方案。但是通过对数据传输采用差错补救控制，在无需太多增加编码复杂程度的条件下，可以将数据传输错误造成的损失降到最低。

　　通过研究，知道节点间传输数据包的数据分为2部分，一部分为业务数据，一部分为密钥数据。业务数据传输中出现一次错误，可以放弃这一数据，不会影响传输节点的工作，但是如果密钥数据出现错误，节点就会失去下一次解密的密钥，结点就会与整个网络失去联系。因此可以在传输数据包中，通过增加再后一次解密的密钥Ki+1字节，使接收节点在开始数据传输后始终保证拥有本次解密的K值和下一次解密的Ki+1值，当本次数据传输发送错误后，可以丢弃本次数据包，等待下一数据包成功收到后直接使用密钥Ki+1进行解密，减少一次数据包错误造成节点失去和源节点联系的可能性，降低节点对单一密钥的依赖，改进的编码原理如图2所示。

　　3 结语

　　通过增加1次密钥的方法可以增强时变加密方法的薄弱环节，减少接收节点对一次密钥的依赖。并可通过此种方式进行扩展，增加Ki+2字节，使接收节点同时拥有第2次解密的密钥，这样就可以防止2次数据包错误对节点的影响。在不增加传输数据字节和编码耗费的情况下，达到节点安全工作的目的。由于随机错误连续出现大概率大大低于1次出现的概率，因此这种方案可改善无线传感网络节点的数据传输安全和节点连接的可靠性。