5、无线传感器网络安全平台：加密与异常检测的创新方案

无线传感器网络安全平台：加密与异常检测的创新方案

1. 引言

在国土安全和关键基础设施监测领域，如建筑物、桥梁、核电站和飞机等，无线传感器网络（WSNs）正逐渐成为一种关键技术。它作为先进平台的基础组件，具备广泛的监测、联网和处理能力。然而，当前主流的应用模式主要集中在“小型传感器网络”，而“联网智能传感器”这一更为先进的模式及其支持的自主（异常）检测过程尚未得到充分探索。

WSN节点不仅是简单的传感设备，它还配备了CPU和内存，能够进行自主的数据预处理、编码和传输。与传统传感器网络不同，WSN不依赖固定设备和布线，但这也带来了“自组织”网络特性的需求，如复杂的拓扑重排机制以实现容错，以及对等框架，这增加了协议的复杂性和计算、内存资源的需求。

为了推动WSN在关键应用中的发展，提供基本的安全服务至关重要。因为WSN的部署场景比传统传感器更容易受到物理捕获或信号拦截，所以仅提供强大的加密方案是不够的，还需要智能的入侵检测服务，与加密和认证相结合，构建一个“安全服务”包，这就是本文提出的“安全平台”的核心。

2. 安全平台功能

安全平台的主要功能模块包括提供典型中间件服务（MW Services）和共享内存的模块，以及通过不同API向应用执行环境（AEE）提供的特定安全服务。这些服务由特定的软件组件定制实现，具体包括实现基于椭圆曲线的拓扑认证密钥方案（ECTAKS）的加密模块和实现基于弱过程模型的入侵检测系统（WIDS）的入侵检测模块。

TinyECC模块是WSN中的ECC安全包，它与广泛使用的TinyOS操作系统原生集成。ECTAKS依赖TinyECC的安全服务来加密和解密消息。

3. 基于椭圆曲