23、抗篡改无线传感器的安全收集树协议

抗篡改无线传感器的安全收集树协议

1. 引言

当前无线传感器网络（WSNs）协议的研究大多集中在无抗篡改功能的低成本传感器上。通常认为，由于目前的应用对攻击者缺乏吸引力，传感器节点不会被捕获。然而，随着WSN的广泛部署，处理敏感数据的应用将会出现，届时传感器节点可能会成为攻击者的目标。

近期，研究人员大多认为抗篡改传感器节点因价格、复杂性和功耗问题，无法用于大规模应用。但有观点认为，安全传感器节点平台成本低廉，且比现有解决方案提供更好的安全性。该平台结合了传感器节点的易受攻击部分（如普通传感器节点硬件）和抗篡改部分（如智能卡或合适的加密微控制器），不仅能加速加密过程，还提供了安全内存，这是其他解决方案（如更快、更先进的微控制器芯片）所不具备的。

普通的低成本传感器协议不适用于此平台，因为它们未利用抗篡改部分的安全特性。因此，选择了简单且广泛使用的收集树协议（CTP），目标是提出一种改进的CTP，使其在效率上与原协议相似，并具备一定的安全特性。

2. 带抗篡改模块的无线传感器

WSNs通常在恶劣环境中使用，节点极易受到物理操作的影响。由于传感器节点有许多输入/输出通道以及隐藏通道（如功耗、电磁辐射等），设计可靠的硬件保护几乎是不可能的。抗篡改覆盖可以保护节点的计算核心，但连接的传感器仍然不受保护。因此，将抗篡改传感器节点定义为由两部分组成：
1. 普通传感器节点硬件作为易受攻击部分；
2. 抗篡改模块。

抗篡改模块是一种旨在抵抗物理操作的外设，通常配备微处理器和安全内存，其中包含密钥材料、敏感数据和算法，只有这些算法才能操作这些数据。该模块无法被克隆或模拟，因为这些功能不能仅通过软件替代，而需要特殊