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摘要：水下传感器网络是一种新型的水下网络系统，它的功能十分强大，是帮助人类应对水下世界开发利用的一个非常富有意义的工具。本文针对水下传感器的网络特征、安全问题进行分析，并探讨水下传感器网络安全技术的应用。
关键词：水下传感器;网络安全;问题;技术
从世界范围来看，海洋资源是非常丰富的，为了监控海底环境的变化，开发海洋资源，需要应用到水下定位技术。传统水声定位设备成本高、部署难度大、维护困难、灵活性差，导致其工作范围受到了较大的制约。随着技术的发展，水下传感器网络安全技术逐步完善，有效解决了传统水下传感器的应用问题。
1水下传感器的网络特征
水下传感器的工作环境特殊，会受到各类节点硬件资源的限制，由于传感器节点处于水下位置，充电困难，在部署完成之后，更换起来十分困难，因此，在设计时，必须要首先关注设计的安全算法问题。由于水下传感器的硬件资源有限，储存空间小，CPU运算能力也不甚理想。且水声道也存在不可靠、高延迟、不稳定、可用带宽窄的问题，因此，在设计安全算法时，还需要充分考虑到容错问题的要求，根据水声信道的特征来设置协议，尽可能解决时间同步的问题。水下环境多变、复杂，对于保密性，也有着严格的要求，在安全设计时，还需要考虑到失效问题、节点被俘问题、恶意节点入侵问题，避免网络出现瘫痪。此外，还要兼顾到网络拓扑的变化性和未知性，一般情况下，节点是随机投入到目标区域的，研究人员很难提前预知到节点的地理位置信息，由于水流因素变化多样，水下节点来回往复的移动，因此，在设计协议时，必须要重点关注节点位置的变化。
2水下传感器网络安全问题分析
水下传感器网络的安全威胁包括物理攻击、传输数据攻击、拒绝服务攻击、伪装攻击四个类型。其中，传输数据的攻击最为常见，其攻击的内容主要为水声信道中传输的数据，攻击者利用监听设备来窃取信道，篡改或者删除数据；物理攻击则是针对节点物理安全实施的攻击，水下节点的部署非常广泛，难以满足各个领域的应用要求，对手会利用信道监听来获取发射源位置，俘虏节点，破解秘钥，还可以将修改后的节点重新注入网络，如果安全技术不到位，很容易影响整个网络的运行安全。伪装攻击则是利用恶意节点伪装进行的攻击，典型的代表就是复制攻击与女巫攻击，在普通节点发送数据包时，节点会误以为其中有一个新的节点，这样，恶意节点就轻而易于的获取了数据包，这种攻击对于地理位置路由的威胁非常大。其中，女巫攻击的应用会严重影响容错方案效率，如分散性、分布式储存、拓扑结构、多路径等等。拒绝服务攻击则是为了破坏、削弱网络服务，内容包括针对信道与节点两个方面的攻击，拒绝服务攻击具有致命性、发现难、成本低廉的特征，与其他攻击类型相比，拒绝服务攻击对水下传感器网络的运行安全威胁更大。
3水下传感器网络安全技术的应用
3.1陆地传感器网络安全系统
传感器网络在运行过程中会受到各类问题的威胁，必须要设计出合理的安全机制，目前常用的安全机制有SPINS与TinySec两种。其中，SPINS安全协议的内容由uTESLA与SNEP两个部分组成，前者可以实现点到点的传播认证，后者可以提升通信的完整性与保密性。TinySec则是链路层加密机制，核心部分就是秘钥管理机制与块加密演算法，在传输消息前，节点会对数据进行加密处理，接收者确认数据的完整性之后，即可接收、解密。TinySec是一种链路加密机制，只能够保证数据的保密性与完全性，但是难以维持整个网络的运行安全，因此，现阶段的TinySec大多应用在Mica与Mica2上，可移植性与可扩展性不足。
3.2水下安全技术
3.2.1密码技术
密码技术的应用可以保证数据传输安全性，避免其中的敏感数据被攻击者截取，密码技术的核心技术是秘钥，水下传感器的部署有其特殊之处，往往难以预先确定节点的位置关系，为此，可以采用非交互式基于身份的配对秘钥管理机制。
3.2.2入侵检测
入侵检测可以及时发现入侵行为，并采取相应的措施，是提升网络运行安全的重点技术，常用的入侵检测技术有异常检测、误用检测两类。水下传感器网络的外部入侵是多种多样的，利用入侵检测技术可以有效解决常见的入侵攻击问题。
3.2.3数据融合安全
对于大规模水下传感器网络，出于节能和高效的目的，多采用分簇的网络拓扑结构。分簇的拓扑结构涉及数据的融合和处理安全数据聚合的目标是尽可能地排除虚假数据对聚合值的影响，安全数据聚合需要在普通数据聚合的基础上引入安全技术来保证数据的完整性、机密性和认证性。
4结语
在技术水平的完善下，水下传感器网络取得了迅速的发展，但是在外部因素的限制下，还面临着一系列的问题与挑战，综合来看，水下传感器网络安全的相关研究，还处于初级发现阶段，关于网络安全技术的推广与应用，还任重道远。
参考文献：
［1］郑君杰，杨明，马金钢，徐四林，刘风，焦兵.水下传感器网络通信问题研究［J］.广东通信技术，2009（06）.
［2］刘应状，翟洁.二维水下传感器网络的多重贪心算法［J］.舰船电子工程，2007（06）.
［3］宁学侃.刍议水下传感器安全影响因素及抗干扰防御技术改进［J］.网络安全技术与应用，2016（05）
作者:盛熙皓 单位:湖南省长沙市第一中学
