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计算机论文

水下无线通信网络的安全需求

时间:2023-02-16 23:28 所属分类:计算机论文 点击次数:

1、水下无线通信网络的特点和安全弱点
水声信道和水下环境相当复杂,导致水下无线通信网络与陆地无线通信网络有很大的不同。目前,水下无线通信系统是基于大传播延迟的声学环节。无线电波在自由空间的传播速度比声学信号在水中的传播速度快五个数量级,水声传输延迟为0.67/km。水下通信系统比陆地通信系统消耗更多的功率。由于水下硬件价格昂贵,水下传感器零星疏远,导致水下无线通信网络传输距离较远。为了保证通信覆盖范围,水下无线通信网络对发射功率有较高的要求[1]。水下通信链路的质量受声学信号带宽的限制,容易下降,声学信道折射特性和多径影响,导致声学链路比特误码率(BitErrorRatio)更高,容易失去连通性。水流会使传感器移动,再加上独立巡航器的机动性,使得独立巡航器与传感器之间的可靠通信难以完成。水声信道和水下通信网络的特点形成了水下通信网络消耗大、误码率高、传输速率低的缺陷。根据水下无线通信网络的特点,可以得出水下无线通信网络的安全弱点:无线水下通道可能被窃听;如果传感器不固定,它们之间的距离会随着时间的推移而变化;水下无线通信比陆地无线通信消耗更多的功率,水下传感器稀疏的布局会严重威胁网络寿命,因为节点电池耗能攻击耗尽;比特误码率高会导致信息包误差,关键安全信息包丢失;攻击者有可能拦截和传输信息,并可能丢失或修改信息包;水面上的有线链路和快速无线电将使恶意节点有机可乘,形成带外连接,我们称之为“蛀洞”;水下传感器网络的动态拓扑结构会使“蛀洞”更容易产生,同时也会增加“蛀洞”的检测难度。
二、水下无线通信网络的安全需求
虽然水下无线通信网络与陆地无线通信网络有很大的不同,但它们在安全需求上有相似之处,具体表现在以下几个方面:保护网络中的传输数据,防止未经授权的用户窃取和修改传输数据。军事应用应该是保护的重点,应该重点考虑机密性。数据有效性:可以保证授权用户获取有效数据的行为,防止拒绝服务攻击后海啸预测等有时效性要求的水下探测影响其正常运行。身份认证:由于水声信道是开放的,攻击者可以利用这一特点轻松进入和传输恶意信息,因此必须在接收节点处认证数据源的合法性[2]。数据完整性:为了保证数据的原始性和完整性,大多数用于环保的水下传感器应用都取决于数据的完整性。
3、水下无线通信网络安全问题仍有待解决
对于安全时钟同步,需要解决以下问题:根据延迟和“飞蛾”攻击,需要设计一个有效可靠的时间同步方案,占用少量的计算和通信成本资源。根据水下无线通信网络传播延迟高、多变的特点,需要探索一种估算同步节点所需时间的新方法。对于安全定位,需要解决以下问题:在“蛀洞”攻击和“女巫”攻击中,必须设计一个弹性算法来确定传感器的位置。水下无线通信网络中的节点移动性问题需要设计一种安全定位机制。根据在水下无线通信网络中引入错误定位信息的攻击,需要有效开发加密算法。需要识别和开发有害或恶意锚节点的技术,以防止这些节点的错误检测。对于安全路由,需要解决以下问题:需要设计一个强大而快速的认证和加密机制来对抗外部入侵者。需要加强对应对“污水池”和“蛀洞”攻击的新技术的开发。同时,提高现有应对技术的原因是“蛀洞”攻击可以利用分布式蛀洞可视化系统控制距离估计信息包的缓冲时间,实现自身隐藏,传感器之间方向的误差会影响“蛀洞”弹性邻居节点的发现方法。需要开发一种包括声誉在内的系统来分析邻居的行为,并拒绝包括非合作自私节点在内的路由路径。应对“女巫”攻击、确认电子欺骗、选择性转发、呼叫泛红攻击等内部攻击,需要开发先进的机制。
四、结束语
综上所述,水下无线通信网络受到水下通信环境和自身特点的限制,面临各种攻击和威胁,对外部攻击的抵抗力较弱,而现有的研究只是为了延长网络寿命,节约能源消耗,不注意安全问题。因此,作者研究了水下无线通信网络的安全问题,旨在引起人们对水下无线通信网络安全问题的关注,尽快解决和完善水下无线通信网络系统。