火侵传感器 无线传感器网络（WSN）的结构和安全问题

无线传感器网络（WSN）的结构和安全问题

无线传感器网络（以下称WSN）的结构分为物理层、数据链路层、网络层、传输控制层、应用层。其中物理层主要负责传感器通信模块相关的载波信号的产生和通信频率的管理，面临的主要攻击有拥塞攻击和物理破坏，当然还要考虑EMC、恶意EMI、硬件损坏和中间人攻击等问题；数据链路层主要负责与MAC协议相关介质访问，以及因链路噪声引起的错误控制，其主要面临的威胁有碰撞攻击、耗尽攻击和非公平竞争，还需要能源耗尽的攻击与防御，要考虑链路层端到端的安全；网络层主要通过路由协议的设计，实现路由发现和维护，遇到的攻击方法为丢弃和贪婪破坏、方向误导攻击、黑洞攻击和汇聚节点攻击；传输控制层主要负责将传感器产生的数据转发给公共通信网络，面临的攻击方法主要有重放攻击、泛洪攻击和同步破坏攻击。

WSN的安全包括WSN内部的通信安全和数据安全，主要是抵制外来攻击，保证传感器节点和采集的感知数据的可用性、完整性、机密性、可认证性、和新鲜性等。可采取的措施主要有节点身份认证、数据完整性验证、数据加密、安全路由入侵检测与容侵、访问控制等等。常用的密钥算法有预共享或随机密钥预分配算法，甚至基于椭圆加密的公私钥机制的密钥生成协议。

关键安全技术

1、混沌加密技术：加密技术主要指通过一些手段与方式把真正有用的信息给隐藏起来，只有通过授权人的授权方可正确解读信息中的内容，把信息转变为无法读取形式的技术。无线传感器混沌加密技术里最具代表性的是对称密钥体制技术，是一项密码算法，其耗能较低。

2、密钥管理协议：是将密钥被用到所有步骤，进行分级授权保护，保证密钥的封闭性，也能做到灵活的使用。

3、数字水印认证技术：通过算法将标识信息嵌入至原始载体中，便于合法使用者进行提取并识别，来保障认证信息是否被篡改，从而提升无线传感器网络的传输可靠性。

4、防火墙技术：通过防火墙技术，能够确保网络不会遭受到蠕虫、黑客、病毒和坏件等的攻击，含有无客户端模式VPN，保障无线传感器网络客户不用安装VPN客户端就可提供网络服务。通过防火墙可将无线网络跟核心网络有效隔离开，实现一个或者几个无线网络分开管理。

如何以程序员的方式抗洪？

天灾面前，无论是谁都无法阻止，但作为工程师，我们是否可以用技术利器来预防，以减少灾害带来的损失？

近日，受台风“温比亚”的影响，我国山东多地连降暴雨，降雨量之大，实属历年罕见，最终导致弥河上游的冶源水库、淌水崖水库和黑虎山水库在短时间之内水位超过汛末蓄水位。且随着泄洪流量的增加，多处村庄因河水倒灌相继被淹。据山东省民政厅报告，截止 8 月 20 日 17 时统计，山东的 13 市 61 个县 1300 余间房屋倒塌、2.4 万间不同程度损坏、农作物受灾面积 397 千公顷......

来源：微博

且回顾过往，上一次令人记忆尤为深刻的特大洪灾还要属 1998 年的那一场，彼时全国共有 29 个省(区、市)遭受了不同程度的洪涝灾害，受灾面积 3.18 亿亩，成灾面积 1.96 亿亩，受灾人口 2.23 亿人，死亡 4150 人，倒塌房屋 685 万间，直接经济损失达 1660 亿元。

在遭遇一次又一次沉重的灾难之时，我们痛惜无奈地发现了很多地区的“城市问题”因此不堪一击，如今解决和防御已成建设智慧城市不可逆转的历史潮流。但身处人机协作更为紧密的工业 5.0 时代，面对无法阻挡的洪水，我们是否有办法可以提前预防，至少从本源上减少经济损失？

在此，就不得不提智慧城市的基础建设——物联网这个概念。

万物互联时代的“联”究竟指的是什么？

在互联网之后的万物互联时代，其本质指的是物联网的快速发展和繁荣。而物联网，顾名思义，将物连上互联网，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。那么究竟该如何理解这句话？

通俗来讲，很简单，根据 2005 年国际电信联盟发布的一份报告描绘的“物联网”图景可以想象，当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。本质上，就是将固定不动的物通过感应器变“活”，使得物与物之间可以如人类一番地交流共享。

且通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜索位置、防止物品被盗等，同时可以聚集成大数据进行分析，例如重新设计道路以减少车祸、环境监测、灾害预测、犯罪防治、流行病控制等等，从而实现物和物相联。

理解了概念，回归开头所提出的问题，『我们是否有办法可以提前预防洪灾，至少从本源上减少经济损失？』，答案是肯定的。那既然可以，又为何没有物联网防汛预警应用的出现来减少这次灾害带来的伤害？

层出不穷的应用，仍未走进每一个角落

事实上，不是没有，是仍未普及。

作为物联网开发者，具体可将物联网技术结合气象系统，实现对降雨时长、强度等信息的预先采集，建立防洪防汛预警系统。同时在排水管道、雨水泵站、河流湖泊等地方安装水位监测装置，随时采集水位及运行情况，全面而准确的了解排水管道网的水量符合状况以及排放状况，如此以来可随时采取相应措施缓解强降雨或水位猛涨的压力，有效预防洪涝灾害，同时可以做到及时维护管道、维修受损管道，防范于未然，加强防汛抗洪能力。

CSDN 平台此前曾发表的飞利信为宁波市研发的镇海智慧水务项目且已完成验收，就是一个很好的案例。

智慧水务监管体系

目前值得庆幸的是，我国使用物联网技术已基本建成天基、空基、地基三位一体的气象灾害立体监测网络，预计到 2020 年，我国将实现气象灾害监测预报预警能力明显提升，建成新一代国家突发事件预警信息发布平台，预警信息公众覆盖率达 95% 以上。

过往的应用难以落地、人才寻找难于上青天

那为何在物联网技术概念的诞生近 20 年、且国内物联网领域的全面研究及应用开发也有 10 多年的这段时间里，物联网带来的智慧生活仍未走进千家万户，目前我们要做的还是等待？

从传统的移动互联网向互联网+时代的过渡，物联网的推进还面临着诸多的难题。其中一方面，应用落地难。2000 年以来，物联网概念几经炒作，每一年都有人称之为“元年”，但无论是云计算、大数据、人工智能、数据库还是传感器、RFID 领域，物联网从软件到硬件所囊括的技术并非三言两语就可以解释得清。且每年都有一大批创业者纵身跃入其中，最终却因开发成本、标准的不统一、生态系统不成熟等诸多因素无功而返。

另一方面，阻碍物联网发展的是人才的匮乏。其实，就国内而言，早在 2010 年 3 月，国家教育部就号召各大高校开设物联网工程、传感器技术、智能电网信息工程专业的申报，并于当年 8 月就通过审批。2011 年，高校正式开始招收物联网专业的学生。但如今距离首批毕业生也已过去三年，物联网人才都去了哪里？

对于这个问题，我们在知乎的“中国首批物联网本科生的就业情况怎样？”（https://www.zhihu.com/question/28912859/answers/created）问题下找到了答案：

@JINNNJIN：

本人是 2015 的物联网专业的毕业生了，严格地来讲，我们应该是第二届毕业生，毕竟 2010 年一部分高校就开设了物联网工程专业。但是在我们学校，真的是第一届小白鼠，回归正题：

以下结论都是目前本人所知所感，如有不当，那大家看看就好了。

一、签约物联网行业公司的同学很少，大多数同学还是走了专业大类（自动化）或者通信公司，比如华为，深信服，中兴，中国移动等，做得工作也不是跟物联网相关的工作。也难怪，受学校性质来讲，来校招的大部分都是通信或者制造公司了。

二、签了互联网公司的同学也不是做的物联网相关的工作，虽然现在互联网+概念很火，但是就我来看，大部分互联网公司都在做智能硬件，或者小部分的智能家居领域了，而且，本科生目前所接受的教育是不足以应对太多技术层面的东西的。

三、想在物联网的道路上继续走下去的同学都选择了考研，比如五道口、北邮、西电、成电等等高校的计算机专业。（不要问我为什么是计算机，我绝不会告诉你我们学校是全国唯一一个把物联网专业放在自动化学院的，所以我们学的更多的是关于无线传感网，工业物联网，智能家居等等）。

就物联网公司来校招聘的要求来看，他们还是偏于找程序员，本科生没有太多的项目实践经历，这个可能就是大部分不能从事物联网行业的原因了。

综上所诉，国内物联网专业的学生的培养模式和学生自己的成长方式还在探索之中，就业环境也还不是很成熟，期待下一届毕业生能够找到满意答案，因为物联网真的很好玩。

BAT 其入局，应用百花齐放

彼时国内物联网的标准、生态宛如一个移动的靶子，根本无法预测下一步会发生什么。也正如马云日前所言，“IoT 和区块链技术正在推动互联网本身发生巨大的变化，但今天的 IoT 还不是 IoT 的最终形态。我认为是很多卖硬件或卖软件的人，找个理由卖得更好而已。”此时也不难理解上文所述的打着物联网招牌的企业实际仅是想招一名普通的程序员的骗局了。

不过，近两年，随着物联网标准的落地以及技术成熟度地不断提高，以及 BAT、华为、京东、小米等科技巨头的争相布局，物联网的前景也开始逐渐明朗。

百度

对于物联网这块无可限量的大蛋糕，百度抢占先机提出 ABC（人工智能+大数据+云计算）战略，并推出天工、天算、天智、天像四大智能平台云图计划。今年 5 月 31 日，百度云发布了国内首个智能边缘产品智能边缘BIE(Baidu IntelliEdge)、面向智能家居领域的智能家居云平台度家 DuHome 以及面向汽车行业的智能汽车云平台度行 DuGo，这意味着百度的物联网进一步落地。

阿里巴巴

同样是在今年 5 月，阿里巴巴集团资深副总裁、阿里云总裁胡晓明正式宣布：阿里巴巴将全面进军物联网领域（IoT）。且 5 年内要连接 100亿设备，IoT 是阿里继电商、金融、物流和云计算后新的主赛道，这一定位也足以看出阿里对这个领域的重视。

腾讯

其实，早在 2014 年 10 月，腾讯就低调地推出了 QQ 物联，透过 QQ 物联智能硬件开放平台将 QQ 账号体系及关系链、QQ 消息能力等核心能力，开放给合作伙伴，能够更大范围帮助传统行业实现互联网化。后来，依托腾讯云，推出 IOT Suite 打造全栈式物联网开发平台。“我们不仅要做物联网；我们要做的是智联网，一个超级大脑”腾讯董事会主席兼 CEO 马化腾在今年腾讯“云+未来”峰会上如是说。

小米

2015 年初，小米正式启动 IOT 战略。且于去年 11 月，和百度的 AI 达成战略合作，为每一位开发者、合作伙伴，带来非常多的、广的、无限的产业创新机会。

小米 IoT 生态 + 百度 AI 技术能力 = AI 产品化、商业化、平台化、生态化

而就在几日前，小米的 IOT 战略布局已初见成效，据截止 2018 年 6 月 30 日小米的第二季度财报显示，2018 年第二季度小米集团收入 452.36 亿元，同比增长 68.3%，经调整利润同比增长 25.1% 至人民币 21 亿元；IoT 与生活消费产品营收 103.788 亿元，同比增长 104.3%。

与此同时，共享单车、ETC 收费、智能音箱、智能门锁、车联网等一批批主流应用如雨春笋般地涌现。预计从 2015 到 2025 年，物联网将进入高速发展期，全球物联网设备数将扩容 8 倍，覆盖智能家居、无人商业、园区楼宇、智慧农业、工业制造等各个行业方向。

作为开发者，如何在物联网领域造福？

那么作为决定未来的三大核心技术之一的物联网，前景有了缓解，人才缺陷又该如何弥补？

据调查显示，未来五年，物联网人才需求量将达到 1000 万人以上。其中，智能交通、车联网市场人才需求约为 20 万；智能物流、物流于智能仓储方市场人才需求约 20 万；智能电网、智能于系能源店里产业人才需求将达百万；智能医疗、智能医疗设备支持于技术服务、智能医护管理等人才需求将超百万......

面对这么大的缺口，除了国家教育部的大力扶持，身为开发者的个人，该如何快速上手？对此，Qualcomm 联手机智云、移远为大家分享如何近距离快速掌握 IOT 的实践，以及为广大的个人开发者、创业团队提供一个实现创意的舞台。

前沿开发组件，一站式物联网应用打造

日前 Qualcomm 发布了 MDM9206 LTE IoT 调制解调器，一款专为支持全球多模功能而打造的解决方案，它可支持 eMTC（Cat M1）、NB-IoT（Cat NB-1），以及 2G/E-GPRS，将帮助各类创客打开无限想象空间。MDM9206 与全新的 C-IoT SDK 配合， 利用 Qualcomm API（QAPI）高级特性，在板载 A7 上开发应用，可以节省外部 MCU 的成本、云研发投资，将帮助 OEM 厂商和开发者以极具成本效益的方式，迅速打造并商用一系列广泛的创新物联网应用。

同时，机智云推出的第四代开源套件——GoKit4（G），标配 NB-IoT 通讯模组——移远 BG96（基于MDM9206芯片），支持 Seeed 标准接口传感器， 可适配水侵传感器、二氧化碳传感器、土壤传感器、烟雾传感器等多种传感器，使用方便，即插即用快速校验，可二次开发。支持新增其他传感器，适用于 NB-IoT/eMTC 智能解决方案的快速开发。

资深工程师指导，近道超车

汪燕，Qualcomm 硬件工程师。从事 Cellular IoT 项目客户技术支持培训等，协助客户基于 Qualcomm C-IoT 芯片平台，开发适用于各行业的物联网应用。

李铁勇，机智云资深研发工程师，多年来从事嵌入式方面的研发工作。精通机智云设备端开发、代码自动生成系统、中控网关系统等领域。

林晓俊，机智云嵌入式开发经理，负责机智云通讯固件 GAgent 设计和开发等工作,确保设备在通讯安全、稳定性、故障处理等方面都能得到合理的保障。

理论与实践二合一

当然只会纸上谈兵的将军一定不是好将军。对于本次沙龙，不仅将通过汪燕的《如何基于 Qualcomm C-IOT SDK 进行物联网应用开发》和李铁勇、林晓俊的《基于 MDM9206 芯片的物联网设备接入云平台技术实操》的理论来学习，还将通过演示和动手实验环节，为创客和 IoT 爱好者带来 Qualcomm 芯片在 IoT 领域的全新体验。并以植物生长环境监测系统实操开发为例，演示如何使用 GoKit(4) 完成对植物生长环境的监控，并实现对相关监控数据到云端的上传、存储及分析。

因此为了更好地体验，参加者请自备笔记本及智能手机，提前设置开发环境（要求如下） ，活动现场将提供实验所用的 IoT 开发套件。

实操主题：

【动手实验】IoT 应用：植物生长环境监测系统，工程师将现场手把手教您体验整个实操过程。

实操内容介绍

植物生长环境监测系统可根据植物当前所处环境对自身的生长状况做出检测和判断，通过手机 App 或语音播报等途径，告诉主人，是否需要浇灌植物。

参会必备/实操说明：

为开发者开启 VIP 通道，北上广深四场沙龙任君选择

最后，人性化考虑全国各地开发者舟车劳顿不易，在此，主办方特设北京、广州、深圳、上海四场 IoT 沙龙，开发者可根据自身时间地点安排进行选择。

物联网开发者大赛，静待君来

除此之外，通过上述系列的学习之后，我们还将于 9 月底为个人开发者、创业团队正式开启『智慧应用、演绎创意』的物联网应用开发者大赛，以 Qualcomm MDM9206 LTE IoT 调制解调器及全新的 LTE IoT 软件开发包（SDK）、机智云的 GoKit 4.0 全栈 IoT 开发套件等开发利器会友，以创意应用一较高下，在此静待君来。

活动免费，北上广深四场沙龙名额有限。

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