無線感測器網路技術學習收獲

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2. 感測器中，無線感測器網路的定義,目的,起源是什麼呢

無線感測器網路是一種由許多靜止或移動的感測器節點構成的自組織無線網路。這些節點通過多跳方式互相連接，協作感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋區域內被感知對象的信息，最終將這些信息傳遞給用戶。無線感測器網路最早源於美國軍方的研究，其目的在於通過先進的技術手段提升監控和數據收集能力。

無線感測器網路具有多種特點，包括自組織性、無中心化、動態性、多跳網路結構、硬體資源有限、能量受限、大規模網路結構以及以數據為中心。這些特性使得無線感測器網路能夠靈活適應各種環境和應用場景。網路中的感測器節點可以互相通信，無需中央控制，具有很高的靈活性和魯棒性。

無線感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、網路與通信技術以及分布式信息處理技術等多種技術，體現了多學科的交叉融合。感測器技術用於獲取物理環境中的數據，嵌入式計算技術用於處理和分析這些數據，網路與通信技術用於傳輸數據，而分布式信息處理技術則用於實現網路內部的信息共享和協作。

無線感測器網路的發展不僅推動了技術的進步，也促進了多個學科的深入研究。它在軍事、環境監測、智能交通、醫療健康、智能家居等多個領域展現出巨大的應用潛力。通過集成這些先進技術，無線感測器網路能夠實現對復雜環境的全面感知和智能管理，為人類社會帶來了前所未有的便利。

3. 什麼是無線感測器網路

無線感測器網路是一種分布式感測網路，通過無線通信技術將大量感測器節點以自由式組織結合而成的網路形式。

其主要特點包括：

• 網路設置靈活：無線感測器網路的節點可以自由組織，設備位置可以隨時更改，提供了極大的靈活性。

• 多跳自組織網路：通過無線通信方式，感測器節點之間可以形成多跳通信路徑，構成自組織網路。

構成感測器節點的單元主要有：

• 數據採集單元：負責採集監測區域內的信息，如光強度、大氣壓力、濕度等，並將其轉換為電信號或數字信號。

• 數據傳輸單元：主要負責無線通信，交流和發送接收採集到的數據信息，確保數據在網路中的有效傳輸。

• 數據處理單元：處理所有節點的路由協議、管理任務以及定位裝置等，是感測器節點的「大腦」。

• 能量供應單元：通常採用微型電池，以縮減感測器節點占據的面積，提供必要的電能支持。

無線感測器網路中的節點分為：

• 匯聚節點：作為網關，能夠在感測器節點中剔除錯誤的報告數據，並結合相關數據報告進行數據融合，對發生的事件進行判斷。匯聚節點還能與用戶節點通過廣域網路或衛星直接通信，處理收集到的數據。

綜上所述，無線感測器網路是一種高度集成、靈活多變的網路形式，廣泛應用於環境監測、軍事偵察、智能家居等領域。

4. 無線感測器網路的優缺點

一、優點

(1) 數據機密性

數據機密性是重要的網路安全需求，要求所有敏感信息在存儲和傳輸過程中都要保證其機密性，不得向任何非授權用戶泄露信息的內容。

(2)數據完整性

有了機密性保證，攻擊者可能無法獲取信息的真實內容，但接收者並不能保證其收到的數據是正確的，因為惡意的中間節點可以截獲、篡改和干擾信息的傳輸過程。通過數據完整性鑒別，可以確保數據傳輸過程中沒有任何改變。

(3) 數據新鮮性

數據新鮮性問題是強調每次接收的數據都是發送方最新發送的數據，以此杜絕接收重復的信息。保證數據新鮮性的主要目的是防止重放(Replay)攻擊。

二、缺點

根據網路層次的不同，無線感測器網路容易受到的威脅：

（1）物理層：主要的攻擊方法為擁塞攻擊和物理破壞。

（2）鏈路層：主要的攻擊方法為碰撞攻擊、耗盡攻擊和非公平競爭。

（3）網路層：主要的攻擊方法為丟棄和貪婪破壞、方向誤導攻擊、黑洞攻擊和匯聚節點攻擊。

（4）傳輸層：主要的攻擊方法為泛洪攻擊和同步破壞攻擊。

(4)無線感測器網路技術學習收獲擴展閱讀：

一、相關特點

（1）組建方式自由。

無線網路感測器的組建不受任何外界條件的限制，組建者無論在何時何地，都可以快速地組建起一個功能完善的無線網路感測器網路，組建成功之後的維護管理工作也完全在網路內部進行。

（2）網路拓撲結構的不確定性。

從網路層次的方向來看，無線感測器的網路拓撲結構是變化不定的，例如構成網路拓撲結構的感測器節點可以隨時增加或者減少，網路拓撲結構圖可以隨時被分開或者合並。

（3）控制方式不集中。

雖然無線感測器網路把基站和感測器的節點集中控制了起來，但是各個感測器節點之間的控制方式還是分散式的，路由和主機的功能由網路的終端實現各個主機獨立運行，互不幹涉，因此無線感測器網路的強度很高，很難被破壞。

（4）安全性不高。

無線感測器網路採用無線方式傳遞信息，因此感測器節點在傳遞信息的過程中很容易被外界入侵，從而導致信息的泄露和無線感測器網路的損壞，大部分無線感測器網路的節點都是暴露在外的，這大大降低了無線感測器網路的安全性。

二、組成結構

無線感測器網路主要由三大部分組成，包括節點、感測網路和用戶這3部分。其中，節點一般是通過一定方式將節點覆蓋在一定的范圍，整個范圍按照一定要求能夠滿足監測的范圍。

感測網路是最主要的部分，它是將所有的節點信息通過固定的渠道進行收集，然後對這些節點信息進行一定的分析計算，將分析後的結果匯總到一個基站，最後通過衛星通信傳輸到指定的用戶端，從而實現無線感測的要求。