WSN操作系统的可生存性技术的研究与实现

摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)为近期研究热点。网络节点要求能够在无人干预的情况下正常工作相当长的时间。节点工作期间可能遇到外部恶意攻击或者各种内部错误，造成节点系统的故障或“叛变”，影响WSN的可用性。传统的节点操作系统基本上未对这些危险和错误做任何处理，本文在现有节点操作系统TinyOS的基础上进行改进，提高整个WSN的可生存性。主要工作包括如下几个方面：
　　 1.分析研究了WSN 节点操作系统TinyOS的体系结构和调度模型。
　　 2. 指出了节点操作系统在可生存能力上的不足，并提出相应的改进策略。包括外部的入侵威胁，调度机制的实时性缺陷，及各种内部错误如间隙性错误，瞬时性错误等。
　　 3. 改进节点操作系统，增加容错的实时调度机制，增加处理因各种内部错误而造成系统异常的处理能力。
　　 4. 增加了节点操作系统的入侵检测与恢复能力，并支持一定的自适应重配置，使得节点能对于外界的攻击有一定的容忍与恢复，从而提高系统的抗入侵能力。并且随着入侵的发现和节点能量的变化，系统的安全策略主动自适应重配置。
　　 5. 对改进后的系统进行性能分析比较，并对系统的可生存性进行评估分析。实验证明，改进后的系统不仅实时性、通信吞吐量等系统调度能力方面得到提高，同时系统的生存能力也有较大的改进。