无线传感器网络的研究进展

计算机研究与发展ISSN 100021239ΠCN 1121777ΠTPJournal of Computer Research and Development 45(1):1～15,2008　收稿日期:2007-11-08　基金项目:国家“九七三”重点基础研究发展规划基金项目(2006CB303000);国家自然科学基金重点项目(60533110);国家自然科学基金项目(60473075);国家教育部新世纪优秀人才支持计划基金项目(NCET 20520333)无线传感器网络的研究进展李建中 高　宏(哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院　哈尔滨　150001)(lijzh @hit 1edu 1cn )Survey on Sensor N et work R esearchLi Jianzhong and G ao Hong(School of Com puter Science and Technology ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150001)Abstract Recent advances in sensing techniques ,embedded computing techniques ,distributed information processing techniques and communication techniques have enabled the development of wireless sensor net 2works 1As there is a bright future in their application ,wireless sensor networks have become a new research area in the 21century 1There are large numbers of challenge problems in science and engineering in the wireless sensor network area 1Since 2000,more and more researchers have been engaged in the research work on wireless sensor networks and a lot of research results have already been obtained 1Suiveyed in this paper is the research work on wireless sensor networks ,including the wireless sensor network communica 2tion techniques ,infrastructure techniques ,middleware techniques ,data management techniques ,sensor node and embedded software techniques 1The existing problems in the current research work and the new research issues are also discussed 1At the end of the paper ,many significant references are listed for the re 2searchers 1K ey w ords sensor node ;sensor network ;communication protocol ;infrastructure ;middleware ;data man 2agement摘　要　随着传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术的迅速发展,无线传感器网络应运而生1由于无线传感器网络的广阔应用前景,它已经成为21世纪的一个新研究领域,在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量挑战性问题1从2000年开始,国内外无线传感器网络的研究日趋热烈,取得了大量研究成果1从无线传感器网络的网络通信技术、基础设施技术、中间件技术、数据管理技术、节点及其嵌入式软件技术等5个方面系统综述了无线传感器网络的研究进展,讨论目前存在的问题和需要进一步研究的方向,并提供了广泛的参考文献1关键词　传感器节点;传感器网络;通信协议;基础设施;中间件;数据管理中图法分类号　TP393 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,人们研制出了各种具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器1由许多微型传感器构成的无线传感器网络(WSN )引起了人们的极大关注1WSN 综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作实时监测、感知、采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽准确的信息,传送到需要这些信息的用户1WSN 可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实可靠的物理世界的信息,并可以被广泛应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域1WSN 是信息感知和采集的一场革命,在新一代网络中具有关键作用1美国《商业周刊》认为WSN是全球未来四大高技术产业之一,是21世纪世界最具有影响力的21项技术之一1M IT新技术评论认为,WSN是改变世界的十大新技术之一1WSN作为一种新的计算模式正在推动科技发展和社会进步,关系到国家经济和社会安全,已成为国际竞争的制高点,引起了世界各国军事部门、工业界和学术界的极大关注1美国自然科学基金委员会2003年制定了WSN研究计划,投资3400万美元支持相关基础理论的研究1美国国防部和各军事部门都对WSN给予高度重视,把WSN作为一个重要研究领域,设立了一系列的军事WSN研究项目1英特尔公司、微软公司等信息工业界巨头也纷纷设立或启动相应的行动计划1世界很多国家都纷纷展开了该领域的研究工作1我国最近几年也开始重视WSN技术的研究1国家自然科学基金委员会资助了很多WSN研究项目,包括重点项目和面上项目1在“中国未来20年技术预见研究”报告中,有7项技术课题直接论述了传感网络12006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术确定了3个前沿方向,其中有两个与WSN研究直接相关1由于WSN电源能量有限、通信能力有限、节点计算能力有限、传感器节点数量大且分布范围广、网络动态性强、感知数据流巨大、以数据为中心等特点,WSN已经成为21世纪的一个新研究领域,在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量挑战性问题1从2000年开始,国内外的WSN研究皆日趋热烈,取得了很多研究成果1本文从WSN 的网络通信、基础设施、中间件技术、数据管理技术、节点技术及其嵌入式软件系统等5个方面综述WSN 的研究进展11　WSN网络通信技术的研究进展111　物理层研究进展目前,物理层通信协议的研究主要集中在传输介质选择、传输频段选择、无线电收发器的设计、调制方式等4个方面,核心问题是能量有效性或节省能量1WSN使用的传输介质目前主要包括无线电、红外线、光波等1无线电是目前最主要的WSN传输介质,需要解决频段选择、调制方式的选择等问题1 ISM频段已经被人们普遍采用1文献[122]给出了基于433MHz和915MHz这两个频段的无线电收发器的设计方法1传感器节点μAMPS使用了基于214GHz频段的无线电收发器[3]1文献[4]给出的传感器节点使用了基于916MHz频段的无线电收发器1文献[3,526]研究了调制方式选择问题1文献[3,5]对二元和多元调制方式进行了比较分析1文献[3]得出结论:在系统启动能量消耗占主导地位的条件下,二元调制方式比多元调试方式节省能量1文献[6]提出了一种适用于WSN的低能量调制方式1文献[7]提出,UWB(Ultra wide band)可用于WSN1红外线和光波传输不需要复杂的调制解调机制,接收器简单,数据传输功耗小,但是易受非透明物阻碍,仅能用于特殊环境下的WSN1文献[8]提出了两种光波传输机制1小结:WSN的物理层研究比较薄弱,还有很多问题待解决,如简单低能耗的WSN的超带宽和通带宽调制机制设计问题、微小低能耗低费用的无线电收发器的硬件设计问题1112　数据链路层研究进展数据链路层的研究主要集中在MAC协议方面1WSN的MAC协议旨在为资源(特别是能量)受限的大量传感器节点建立具有自组织能力的多跳通信链路,实现公平有效的通信资源共享,处理数据包之间的碰撞,研究重点是如何节省能量11)基于随机竞争的MAC协议文献[9]提出了MAC协议S2MAC,原理如下:周期性侦听Π睡眠工作方式,使节点尽可能处于睡眠状态,降低能量消耗;邻居节点由一致性协商睡眠调度机制形成虚拟簇,减少节点空闲侦听时间;通过流量自适应侦听机制,减少消息在网络中的传输延迟;采用带内信令减少重传和避免监听不必要数据;通过消息分割和突发传递机制减少控制消息的开销和消息传递延迟1在S2MAC基础上,文献[10]提出了T2MAC协议,根据通信流量动态调整传感器节点的活动时间,用突发方式发送信息,减少空闲侦听时间1文献[11]提出了一种事件驱矾的MAC协议Sift,其原理是当共享无线信道的N个传感器节点同时监测到同一事件吮,希望R个节点(R≤N)能够在最小时间内无冲突地成功发送出事件监测消息,抑制剩余(N-R)个节点的消息发送12)基于TDMA的MAC协议文献[12]提出了一种支持聚簇WSN的基于TDMA的MAC协议1所有节点被划分成多个簇,每个簇具有一个簇头1簇头负责为簇内所有节点分2计算机研究与发展　2008,45(1)配时槽,收集和处理簇内节点发来的数据,并将数据发送给Sink节点1文献[13]提出了协议DEANA,把一个数据传输周期分为调度访问阶段和随机访问阶段1调度访问阶段由多个连续的数据传输时槽组成1每个数据传输时槽分配给特定节点,用来发送数据1随机访问阶段由多个连续的信令交换时槽组成,用于处理节点的添加、删除以及时间同步等1文献[14]针对周期性发送数据的特定WSN,提出了基于周期性消息调度的MAC协议,采用周期性的消息发送模型,构建节点周期性消息发送调度机制,保证节点之间无冲突地使用无线信道1文献[15]提出流量自适应的协议TRAMA,将时间划分为连续时槽,根据两跳内的邻居节点信息,采用分布式选举机制确定每个时槽的无冲突发送者1文献[16]提出了基于数据采集树的DMAC协议1数据采集树是以Sink为根节点的树型网络结构,所有节点都向Sink转发数据1该协议把节点周期划分为接收时间、发送时间和睡眠时间1接收时间和发送时间均为发送一个数据包的时间1下层节点的发送时间对应上层节点的接收时间1该协议采用AC K应答机制1文献[17]提出了一种基于TDMA的协议,不需要全局时钟同步,结合了异步低能耗侦听机制,能量消耗很低13)其他类型的协议文献[18]提出了SMACS和EAR协议,基本思想是为每对邻居节点分配一个特有频率进行数据传输1文献[19]提出了一种CSMAΠCA和CDMA相结合的MAC协议,链路侦听采用CSMAΠCA机制,数据收发采用CDMA机制,不需要严格时间同步,但需要节点提供链路侦听和数据收发两个硬件模块14)其他方面的研究文献[20]研究了动态电源管理的问题,提出了5种节省电源模式,并给出了相应的节点间数据传输策略1文献[21]提出了以节省能量为目标的数据包大小的选择方法1文献[22]提出了一种适合于周期性数据收集应用的数据收集协议Dozer,集成管理MAC层、拓扑控制和路由层,使之协调工作,减少空闲监听和串音,节省能耗,提高数据传输率1小结:虽然MAC协议方面取得一些进展,仍然有很多问题没有解决,如移动WSN的MAC协议、WSN自组织所需能量下界、能量有效的错误控制编码模式、能量有效的节点操作模式等问题1113　网络层路由协议的研究进展网络层路由协议的研究可分为5类:基于聚簇的路由协议、基于地理位置的路由协议、能量感知路由协议、以数据为中心的路由协议、容错路由协议11)基于聚簇的路由协议这类协议首先根据某种规则把WSN节点集划分为多个子集1每个子集成为一个簇,具有一个簇头1每个簇的簇头节点负责全局路由,其他节点通过簇头接收或发送数据1L EACH协议是第1个基于聚簇的协议[23]1 L EACH协议随机循环地为每个簇选择簇头节点1每个簇头收集本簇中所有节点的数据,聚集后传送到Sink1文献[24]针对L EACH协议的缺点提出了PE2 G ASIS协议1在该协议中,所有传感器节点被视为一个簇,所有传感器节点把数据传送到簇头,簇头执行聚集操作并把结果传输到Sink1为了保证负载平衡, PEG ASIS协议轮转地选择簇头1文献[25]改进了PE2 G ASIS协议,减少了簇头收集数据的时间延迟1TEEN协议[26]通过抑制不必要的通信来实现节省能量1TEEN通过各簇头向整个网络下发两个阈值:硬阈值和软阈值1在网络开始工作时,每个节点只在观测值超过硬阈值时才向簇头传输观测值,并将观测值记录在名为S V的变量中1以后,每个节点只在观测值与S V中的值之差超过软阈值时才向簇头传送观测值,并用该值替换S V中的值12)基于地理位置的路由协议[27]这类协议假定每个节点都知道自己的地理位置以及目标节点的地理位置1文献[28]提出了基于地理位置的距离贪心路由协议:当节点X向目标位置D转发数据时,首先从自己的所有一跳邻居中选择距离目标位置最近的节点Y,然后向Y转发数据1当满足条件的Y不存在时会出现问题1GPSR协议[29]采用“右手规则”方法解决了这个问题1文献[30]提出了基于地理位置的角度贪心路由协议1当节点X向目标位置D转发数据时,它首先从自己的所有一跳邻居中选择一个节点Y,使得X,Y和D构成的夹角∠dx y最小,而且∠dx y<π,然后向Y转发数据1GEM路由协议[31]用虚拟极坐标系表示WSN 的拓扑结构,构造一个以Sink为根的有环树1每个节点由其到树根的跳步数和与根的角度来表示1数据路由通过这个有环树进行13李建中等:无线传感器网络的研究进展文献[32]提出了支持地理路由协议的虚拟坐标系建立方法,不需要任何地理位置信息,采用基于跳步数的方法建立坐标系,需要较小的通信代价和内存容量1文献[33]利用medial axis对网络的拓扑结构进行抽象,提出了一种抽象地理路由协议MAP,不需要节点的地理位置且可以根据节点的局部信息进行路由,并实现负载平衡1文献[34]提出了地理路由方法LCR1LCR仅当网络中的某条边影响正常的基于地理位置路由时,才被动地移除造成非平面化网络的边,有效地减少预计算带来的能量开销13)以数据为中心的路由协议定向扩散路由协议是一种典型的以数据为中心的路由协议[35]1与基于地址的路由协议不同,节点不再有全局惟一地址,而代之以此节点观测数据的属性1Sink采用洪泛方式传播用户兴趣消息到整个或部分监测区域内的所有节点1用户兴趣消息表达用户感兴趣的监测数据,例如温度等1在兴趣消息的传播过程中,协议逐跳地在每个传感器节点上建立反向的从数据源到Sink的传输路径1传感器节点把采集到的数据沿着已确定的路径向Sink传送1该协议在路由建立时需要洪泛传播,能量和时间开销较大1Rumor2routing协议[36]采用如下方法克服了定向扩散协议开销大这一问题:当监测区域中的节点感知到事件后,沿随机路径向外扩散传播携带该事件的代理消息,同时Sink发送的查询消息也沿随机路径在网络中传播1当代理消息和查询消息的传输路径交叉在一起时,就形成一条Sink到事件区域的完整路径1文献[37]应用Rumor2routing协议的方法处理需要满足多个条件的查询1文献[38]扩展了Rumor2routing协议,给出了一般化的Rumor2routing 协议1TTDD是支持移动Sink的以数据为中心的协议[39]1在TTDD中,发现事件的传感器在网络中建立一个网格状的拓扑结构,把事件信息向网格发送1移动Sink发出的与该事件相关的查询只需在局部范围内广播,当查询到达网格中的某个节点时查询就得到了满足,同时形成了一条Sink到事件区域的完整路径1文献[40]给出了一个类似的协议1文献[41]提出了支持查询的近似路由算法1模拟实验表明这些算法的性能接近最优14)能量感知路由协议[27]文献[42]提出了一种能量感知路由协议1在该协议中,源节点和目的节点之间建立多条通信路径,每条路径都具有一个与节点剩余能量相关的选择概率1当源节点需要向目的节点传输数据时,协议根据路径的选择概率选择一条路径进行数据传输1 GEAR协议[43]根据地理位置信息,建立Sink 到监测区域的优化路径,支持Sink向监测区所有节点发送查询命令,避免了洪泛传播方式,减少了路由建立的开销1GEAR把节点到监测区域的距离和节点剩余能量定义为估计路由代价,并利用捎带机制获取实际路由代价,进行数据传输的路径优化,形成能量高效的传输路径1文献[44]给出的协议通过尽量多地选择节点使之处于睡眠状态来节省能量1在这种协议中,节点一旦进入活动状态就不能回到睡眠状态1文献[45]提出的方法则允许节点根据需要从活动状态回到睡眠状态1文献[46]提出的协议在保证网络连通条件下,令尽量多节点处于睡眠状态15)其他路由协议文献[47]提出了利用多条路径来实现协议可靠性的思想1该协议首先利用局部信息建立多通信路径1在传输数据时,同一个数据包沿多条路径同时传输到目的节点1文献[48]给出了根据用户指定的可靠性要求计算冗余路径条数的方法1文献[49]提出了通过重复传输数据包来保证传输可靠性的方法1文献[50]提出一种基于编码的机会路由协议MORE,不需要严格的同步策略,并且提高了网络吞吐量1由于该协议严重依赖节点间的失效概率,不适于动态性高的WSN1小结:在路由协议方面目前仍然有很多关键问题未解决,如节能与通信服务质量的平衡、支持拓扑结构频繁改变的路由协议、面向应用的路由协议、安全路由协议等问题1114　传输层协议当WSN与Internet或其他网络相连接时,传输层协议尤其重要[51252]1WSN的能量受限性、节点命名机制、以数据为中心等特征,使其传输控制很困难1WSN的传输层需要特殊的技术和方法1小结:令人惊奇的是,目前关于WSN传输层方面的研究非常少12　WSN基础设施的研究进展除了通信协议,WSN及其应用系统需要很多其他技术的支持,如拓扑控制、时间同步、节点定位、能量管理、网络安全、QoS管理等1人们在这些方面已经开展了很多研究工作,本节对主要研究成果进行简略介绍14计算机研究与发展　2008,45(1)211　拓扑控制的研究进展WSN拓扑控制的问题是在满足网络覆盖度和连通度的前提下,通过功率控制或层次拓扑控制,最小化网络的能量消耗1功率控制问题定义如下:在满足给定网络覆盖度和连通度的前提下,对WSN节点发射功率进行控制,最小化网络节点的能量消耗1当传感器节点部署在二维或三维空间时,功率控制问题是一个N P难问题[53254]1目前在功率控制方面,已经提出了统一功率分配算法COMPOW[55];基于节点度数的算法L IN TΠL IL T[56]和LMNΠLMA[7];基于邻近图的近似算法CB TC[57],LMST[1],RN G,DRN G和DL SS[2]1层次拓扑控制是根据一定机制选择某些节点作为骨干节点,打开其通信模块,关闭非骨干节点的通信模块,构建一个满足覆盖度的连通网络1这样既保证了原有覆盖范围内的数据通信,也在很大程度上节省了节点能量1在层次拓扑控制方面,目前已经提出了成簇算法TopDisc[3]、虚拟地理网格分簇算法G AF[4]以及自组织成簇算法L EACH[5]和HEED[3]1小结:WSN拓扑控制的研究仍需深入1我们需要以实际应用为背景,研究多种机制,强调网络拓扑控制的自适应和鲁棒性,在保证网络连通性和覆盖度的前提下提高网络通信效率,最大限度地节省能量,延长网络的生存期1212　时间同步在WSN中,每个节点都有自己的时钟1由于不同节点的晶体振荡器频率存在误差以及环境干扰,即使在某个时刻所有节点都达到了时间同步,它们的时间也会逐渐出现偏差1WSN的协同工作特点需要各传感器节点的时间同步1所以,时间同步机制是WSN的关键机制1由于传统分布式协同系统中的时间同步机制不适用于WSN,人们在WSN时间同步方面开展了一些工作并取得了一些结果1文献[58]提出了无线网络时钟同步机制RBS:网络节点通过网络物理层定期向相邻节点广播时间信号;接受方把信息的到达时间作为参照点来比较它们的时钟,实现时钟同步1文献[59]提出了WSN时间同步机制post2fac2 to,采用如下方法解决RBS能耗大的问题:通常情况下不进行时间同步,仅当检测到事件发生时才采用RBS机制进行时间同步1文献[60]提出了实现全网络时间同步的机制TPSN1TPSN需要一个获取外界时间的节点,该节点可以装配如GPS接收机那样的复杂硬件,作为整个网络的时钟源,称为根节点1TPSN首先把所有网络节点分成层次级别,然后逐级进行时间同步,每个节点与上一级的一个节点进行同步,最终所有节点与根节点同步1文献[61]提出了轻量级时间同步算法mini2 sync和tiny2sync1文献[62]提出了一种实现全网络时间同步的机制DM TS,计算开销小,需要传输的消息条数少,能够与外部标准时间同步,但同步精度较低1文献[63]在TPSN的基础上提出了L TS同步机制,只需要与其父节点同步,同步次数是节点与根节点距离的线性函数,降低了交换信息量1文献[64]提出了一种适用于高密度网络的时间同步机制,比RBS需要的数据交换量少1文献[65]提出了洪泛时间同步机制,综合考虑了能量感知、可扩展性、鲁棒性、稳定性等方面的要求1小结:还有很多WSN时间同步关键问题没有解决,如同步精度与能量有效性之间的平衡、局部同步和全网同步之间关系、抗外来侵扰的同步机制、同步机制的性能估计、安全时间同步机制等问题1213　传感器节点定位的研究进展在WSN系统中,位置信息对于WSN应用至关重要,没有位置信息的数据几乎没有意义1因此,传感器节点定位是WSN的关键技术之一1目前人们提出了两类传感器节点定位方法:基于测量距离的定位方法、与测量距离无关的定位方法1基于距离的定位方法首先使用测距技术测量相邻节点间的实际距离或方位,然后使用三角计算、三边计算、多边计算、模式识别、极大似然估计等方法进行定位1传感器节点定位中使用的测距技术主要有如下4种:测量无线信号的到达时间(TOA)[66]、测量无线电信号强度(RSSI)[67]、测量普通声波与无线电到达的时间差(TDOA)[68]、测量无线信号到达角度(AOA)[69]1下面我们讨论这4个有代表性的定位方法1与测量距离无关的定位方法主要包括APIT算法[70]、质心算法[71]、DV2Hop算法[72]、Amorphous 算法[73274]1APIT算法[70]首先确定多个包含待定位节点的多边形,然后计算这个多边形区域的质心,并将质心作为待定位节点的位置1在质心定位算法[71]中,信标节点周期性地向邻近节点广播信标消息;当待定位节点收到来自不同信标节点的信标消息数量超过阈值k,或收到消息数量小于k而超过等待时间超过阈值t后,就把自身位置定为这些信标节点所组成的多边形的质心1在DV2Hop算法[72]中,待定位节点首先计算与信标节点的最小跳数,然后估算平均每跳的距离,利用最小跳数乘以平均每跳5李建中等:无线传感器网络的研究进展距离,得到待定位节点与信标节点之间的估计距离,再利用三边测量法或极大似然估计法计算待定位节点的坐标1在Amorphous算法[73]中,待定位节点先计算它与每个信标节点之间的最小跳数,再计算它到每个信标节点的距离;然后,利用三边测量法或极大似然法计算待定位节点的位置1文献[74]改进了Amorphous算法1这些方法降低了对节点硬件的要求,但定位的误差较大1文献[75]提出了一种适于带有“空洞”的非均匀网络的与测量距离无关的定位算法REP1文献[76]提出了定位算法MSL和MSL3,适于静止和移动节点组合的WSN,所需的seed节点密度低,定位时间短,精度高,但需要更多的通信和计算开销1最近,人们开始注意节点定位的安全问题1文献[77]提出了安全定位方法,使用隐藏和移动基站的方法来保障定位安全1小结:WSN节点定位问题的研究还很不完善,基于测量距离的定位方法需要附加的硬件设备,与测量距离无关的定位方法精度低1目前还有很多关键问题需要解决,如定位精度评估、信标节点自身位置误差对定位精度的影响、测量距离的误差对定位精度的影响、网络拓扑结构对定位的影响等问题1 214　网络安全的研究进展目前,WSN安全研究主要集中在密钥管理、身份认证和数据加密方法、攻击检测与抵御、安全路由协议和隐私问题11)密钥管理、身份认证和数据加密由于资源消耗较大,公钥密码系统无法应用于WSN1目前WSN使用的主要是基于密钥预分配的对称加密技术[78279]和利用基站管理密钥的非对称加密技术[51]1预分配密钥方法的缺点是无法有效地支持节点的加入;而且,当部分节点被敌方捕获后预分配的密钥也将失效1文献[80]提出了一种结合全局密钥和随机密钥共享技术的密钥管理方法1 TinySec[52]发现RC5和Skipjack适合于在嵌入式控制芯片上利用软件实现1文献[51,81]提出了μTESLA和Multi2LevelμTESLA的身份认证方法1研究表明,在WSN中使用软件实现加密是比较可行的选择1例如,TinySec利用软件实现加密仅增加了5%～10%的计算负载1文献[82]对TinySec 做了进一步改进1文献[83]提出了一种多元变量密钥预分配方案,不需要额外的存储开销,实现了节点到节点的认证和密钥合成,并且保证部分节点被捕获后网络仍具有保密性1文献[84]提出了一种适合基于组的传感器节点部署的密钥预分配机制,允许任何一对相邻节点建立惟一对称密钥,不需要考虑节点的密度或者分布1文献[85]使用传感器节点上的多信道,提出了用于对称密钥发布的协议,信道多样化和节点位置空间多样化,允许节点从它的邻近节点广播的明文密钥来建立安全链路密钥12)攻击检测与抵御在许多WSN的应用中,传感器节点常常布置在人们易于接近的环境中1因此,WSN也容易受到各种恶意的攻击,例如干扰服务、节点捕获等1文献[86]对干扰服务攻击进行了研究,识别出几种攻击的简单形式:敌方通过向整个WSN广播高能信号来干扰整个网络的运行;在更复杂的攻击中,敌方可通过违反802111的MAC层协议来抑制网络中的数据传输1文献[87]提出了一种对抗阻塞攻击的方法,该方法自动发现拥塞的区域并通过路由绕开拥塞区域1文献[88]采用被干扰区内节点切换通信频率的方式抵御干扰,并解决了干扰区节点和干扰区外节点通信频率协调问题1文献[89]分别从攻击者和防御者的角度考虑以多大的概率实施干扰攻击和检测才能取得最优的效果1当传感器被敌方获取、解密甚至篡改程序后将对WSN的运行和数据的正确性带来很大的威胁1文献[90]提出了一种通过向独立多路径发送验证数据来发现异常节点的方法1文献[91294]提出了如何对抗被捕获节点的恶劣影响和进攻1文献[95]研究了在时间同步过程中如何对抗攻击的问题,提出了安全并具有弹性的时间同步协议,可以对抗外部攻击和被俘获节点的影响1文献[96297]研究了在节点定位过程中如何检测和抵御攻击问题,提出了对于位置和距离欺骗攻击的抵抗技术,给出了WSN的安全定位机制1文献[98]针对于网内数据融合过程中恶意节点篡改计算结果的攻击,利用Merkle hash tree技术完成对计算结果的正确性检验1文献[99]提出了一种恶意节点检测方案:每个节点在多属性上监视其邻居节点的网络行为,通过异常数据值检测技术和投票方式来发现恶意节点1文献[100]提出了追踪恶意数据包来源节点的方法,采用转发节点以一定概率进行嵌套签名的策略实现对恶意数据包的准确追踪13)安全路由(secure routing)目前在WSN中的路由协议有很多安全弱点,容易受到攻击1敌方可以向WSN中注入恶意的路由信息使网络瘫痪1Karlof等人对目前路由协议的攻击和相应对策进行了研究[101]1文献[102]提出了采用认证抵御恶意注入的方法1文献[103]提出了广播加密方案RB E1文献[104]提出了一种广播基6计算机研究与发展　2008,45(1)。