容攻击的传感器网络（100317）
闵应骅
    今年人大会上，温总理提到了物联网，物联网马上在中国火起来。中国的事情，只要有政府驱动就很容易。物联网当然离不了无线传感器网络，譬如在环境保护、交通管制、敌情侦察等方面。这些分散的传感器需要数据融合。因而，时钟同步成为一个很关键的问题。最近基金委在讨论物联网IC的问题，这里牵涉到低成本、低功耗、高可靠等材料、工艺、设计方面的许多问题。但较少人注意到，时钟同步是物联网中很重要的问题。失去同步可能使数据融合出一个完全不同的结论来。例如对移动物体的轨道估计、公共基础设施监视和数据融合。所以，一类攻击就是破坏传感器网络的同步。
    著名的多产计算机科学家K.G.Shin（美国密歇根大学，韩国人，我们多次见面，在1995年FTCS见面时，他已在IEEE杂志和会议上发表论文600多篇，所以我说他“多产”。）和他的学生们2008年就无线传感器网络发表了一个容攻击的时间同步协议。ATSP利用相邻节点之间的时间相关性，对每一个传感器的正常行为进行自适应管理，分布式地、合作地检测伪造的时钟值，并改进了时钟同步的精确性和稳定性。ATSP用分布式地相互同步，限制攻击，使之只发生局部的影响。这就是说，第一，异常检测是分布式的，不存在单点故障的问题；第二，传感器根据邻居信息独立做出决定，防止攻击的大面积破坏。
    ATSP在每一个节点上有两种执行状态：初始化和重新同步。初始化是初始化剖面管理文件、广播自己的同步信息、收集邻居的同步消息，并执行异常检测。用统计分析所有邻居的时钟信息，找出可疑时钟。应该注意的是各传感器的时钟频率可能不同，只能按最长的时钟周期来同步。以后，就周期性地执行重新同步。每一个节点不但有自己的局部时钟，还有由软件实现的校准时钟。由于能够检测到可疑时钟，并将该节点删除，因而能够防攻击。他们的模拟实验环境是：在直径为100米的圆内随机分布150个传感器。最大通讯距离是35米。每一个传感器的时钟漂移为每秒0-30微妙，变差系数为0.1。传感网之间最大的初始偏移为200秒，重新同步的时间间隔为60秒，同步精确度阈值为350微秒。他们得到的模拟实验结果显示：50次循环以后，时钟漂移可以由200秒降到10微妙。每一个节点构造剖面管理文件非常快，即使注入一个2毫秒的攻击，5个循环以后就可以检测出来。论文用图表给出了详细的实验结果和容攻击的效果。太过细的技术问题可能不会引起大多数网友的兴趣，就此从略。

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