7、NLM-MAC：无线传感器网络中轻量级安全数据通信框架

NLM-MAC：无线传感器网络中轻量级安全数据通信框架

1. 引言

无线传感器网络（WSNs）是当今广泛应用的智能技术，能为实时环境提供以用户为导向的优质解决方案。它的应用范围十分广泛，涵盖栖息地监测、监控、定位跟踪、农业监测、结构监测、野生动物监测和水质监测等领域。此外，许多应用还需要对处于危险状况下的物理环境进行精细监测，如火灾、有毒气体泄漏和爆炸等场景。传感器负责感知环境数据，并通过无线通信将其传输到汇聚节点。

WSNs的独特之处在于，它能以低成本提供有效的解决方案，用于监测无人值守的物理环境。而且，其无处不在的特性使得用户可以随时随地以临时方式访问环境数据。

单个节点通常由板载传感器、低计算能力的处理器、少量内存和有限的无线带宽组成。例如，一个典型的资源受限节点配备8 MHz微控制器，拥有128 KB只读内存和10 KB程序内存，并且由电池供电，必要时可自主运行。大多数WSNs具有自组织能力，能够自主决策（如开启或关闭执行器），并成为分布式管理和控制系统的一部分。

然而，在部署新技术时如果不考虑安全性，WSNs很容易受到攻击。由于WSNs处理的是实时敏感数据，可能会被攻击者篡改以谋取私利。同时，传感器节点的无线特性也增加了网络遭受攻击的风险。因此，安全一直是基于无线通信应用的重要关注点。与资源丰富的网络（如局域网和广域网）相比，为资源受限的WSNs提供安全保障是一项极具挑战性的任务。虽然WSNs的安全需求与传统网络相同，包括保密性、认证性、可用性、新鲜性和完整性，但安全问题在WSNs中显得尤为突出。

为了保障WSNs链路层的安全，已经提出了许多重要的加密协议。这些加密方案主要基于分组密码（如SPINS、TinySec、MiniSec