Zigbee无线传感器网络安全性分析

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中央控制中心通过网络与多个汇节点连接, 汇节点和传感器 节点之间通过 ZigBee 技术实现无线的信息交换, 带有射频收发器 的无线传感器节点负责对数据的感知和处理并传送给汇节点; 控 制中心通过网络获取采集到的相关信息, 实现对现场的有效控制 和管理。分布在传感器网络中的汇节点主要用于接收传感器节点 的数据上报, 并将其进行融合处理, 传给无线通信数据传输模块, 通过网络传递给中央信息控制中心。ZigBee 模块与 MCU 之间的连 接是通过异步串行口实现的, 它们之间的通信速度 为 38.4 kB /s, MCU 控制通信模块完成汇节点和中央控制中心的通信, 由于传感 器网络中分布着多个汇节点, 因此 16 位 MCU 要利用软件中断实 现 对 不 同 ID 汇 节 点 上 传 数 据 轮 询 扫 描 , 使 汇 节 点 的 数 据 可 以 有 序、完整地通过 MCU 处理后传出。汇节点在此传感器网 络 中 充 当 的是传感器节点和网络之间的网关。 5 总结
计算机 , 2007, ( 04) .
科协论坛·2007 年 第 9 期 (下)
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ZigBee 技 术 的 物 理 层 和 数 据 链 路 层 协 议 主 要 采 用 IEEE802.15.4 标准, 而网络层和应用层由 ZigBee 联盟负责建立。物 理层提供基本的无线通信; 数据链路层提供设备之间通信的可靠 性及单跳通信的链接; 网络层负责拓扑结构的建立和维护、命 名 和 绑 定 服 务 , 它 们 协 同 完 成 寻 址 、路 由 及 安 全 这 些 不 可 缺 少 的 任 务 ; 应用层包括应用支持子层、ZigBee 设备对象(ZigBee Device Object, ZDO)和应用, ZDO 负责整个设备的管理, 应用层提供对 ZIX 和 Zig- Bee 应用的服务。数据链路层、网络层和应用层负责在各自层上传 输安全的数据, 而且应用子层提供安全关系的建立和维护等服务, ZDO 管理安全策略和设备的安全配置。 3 Zigbee 无线传感器网络网络层和安全层
主密钥可以在设备制造时安装, 也可以通过信任中心设置, 或 者是基于用户访问的数据, 例如, 个人识别码(PIN)、口令和密码等。 主密钥是两个设备长期安全通信的基础, 也可以作为一般的链接 密钥使用。所以, 必须维护主密钥的保密性和正确性。当在网络传 输过程中, 采用主密钥可以阻止窃听。
链接密钥是在一个 PAN 网络中被两个设备共享的, 它可以通 过主密钥建立, 也可以在设备制造时安装。网络密钥可以通过信任 中心设置, 也可以在设备制造时安装。它可应用在数 据 链 路 层 、网 络 层 和 应 用 层 。链 接 密 钥 和 网 络 密 钥 不 断 地 进 行 周 期 性 的 更 新 。当 两个设备都拥有这两种密钥时, 采用链接密钥进行通信。虽然存储 网络密钥的开销小, 但它降低了系统的安全性, 因为网络密钥被多 个设备所共享, 所以它不能阻止内部的攻击。
⑴网络层 网络功能是 ZigBee 的重要特点, 也是与其他无线局 域网标准的不同之处。在网络层方面, 其主要工作在于负责网络机 制的建立与管理, 并具有自我组态与自我修复功能。在网络层中, ZigBee 定义 了 3 种 角 色 : 第 1 个 是 网 络 协 调 器 , 负 责 网 络 的 建 立 , 以 及 网 络 位 置 的 分 配 ; 第 2 个 是 路 由 器 , 主 要 负 责 找 寻 、建 立 以 及 修复信息包的路由路径, 并负责转送信息包; 第 3 个是末端装置, 只能选择加入他人已经形成的网络, 可以收发信息, 但不能转发信 息, 不具备路由功能。
安全结构, 接着分析了 Zi gbe e 无线传感器网络网络层和安全层, 最后研究了 Zi gbe e 无线传感器网络安全密钥。因此本文具
有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
关键词 Zi gBe e 无线传感器网络 安全结构 安全层 网络安全密钥
中图分类号: F230
文献标识码: A
文章编号: 1007- 3973( 2007) 09- 103- 1
⑵安全层。安全层并非单独独立的协议, ZigBee 为其提供了一 套基于 128 位 AES 算法的软件, 并集成了 IEEE 802.15.4 标准的安 全元素, 用来保证 MAC 层帧的机密性、一致性和真实性。 4 Zigbee 无线传感器网络安全密钥
ZigBee 技术在数据加密过程中, 可以使用三种基本密钥, 分别 是 主 密 钥 、链 接 密 钥 和 网 络 密 钥 。
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ZigBee 技 术 具 有 省 电 、可 靠 性 高 、成 本 低 、时 延 短 、网 络 容 量 大 、安 全 等 优 点 , 填 补 了 低 成 本 、低 功 耗 和 低 数 据 传 输 速 率 的 无 线 个人局域网和短距离无线应用的空白。ZigBee 技术成功的关键在 于其大量丰富而便捷的应用, 今后有望成为无线网络的主流技术百度文库 ZigBee 技术应用市场前景广阔, 在工业、办公以及家庭自动化的设 计 和 实 现 、互 连 互 通 测 试 中 将 会 得 到 广 泛 的 应 用 。
全协议的研究[ J ] . 计算机工程 , 2005, ( 21) . [ 4] 陶晓玲, 黄廷磊, 王勇. Zi gBe e 网状网技术探讨[ J ] . 广西
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1 引言 ZigBee 技 术 是 一 种 近 距 离 、低 复 杂 度 、低 功 耗 、低 数 据 传 输 速
率 、低 成 本 的 双 向 无 线 通 信 技 术 。它 主 要 适 用 于 传 感 器 网 络 和 智 能 建 设 、信 息 家 电 领 域 , 同 时 也 可 以 嵌 入 各 种 设 备 中 , 支 持 地 理 定 位 功 能 。ZigBee 技 术 的 物 理 层 和 链 路 层 主 要 采 用 IEEE 802.15.4 标 准, 而网络层、安全协议、应用文档和市场推广主要由 ZigBee 联 盟 负责。ZigBee 支持多种网络拓扑结构, 如星型网、互连的星型网和 网 状 网 等 。。 2 Zigbee 无线传感器网络安全结构
信息化之窗
Zig b e e 无线传感器网络安全性分析
□胡江
( 浙江万里学院 浙江·宁波 315100)
摘 要 网络和通信技术的发展, 使人们对无线通信的需求越来越高, 短程、低速、廉价的无线通 信 技 术 正 成 为 关 注 的 焦 点 。
目前一种新的无线通信技术引起了人们的关注, 这就是所谓的“Zi gBe e ”技术。为此, 本文首先讨论了 Zi gbe e 无线传感器网络
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