《无线传感器网络》考试试卷B--参考答案

第1页共2页铜陵学院2017-2018学年第二学期《无线传感器网络》考试试卷B（适用班级：15物联网工程）参考答案与评分细则一、填空题(每空1分，共30分)1.传感器、感知对象、观察者2.传感器节点、汇聚节点、网关节点、管理基站3.传感器模块、中央处理器模块、无线通信模块、能量供应模块4.碰撞攻击、耗尽攻击、非公平竞争5.直接基站请求认证、路由基站请求认证、分布式本地请求认证、分布式远程请求认证6.历史查询、快照查询、连续查询7.速率恒定模型、漂移有界模型、漂移变化有界模型8.星型结构、网状结构、簇状结构9.基于竞争的MAC协议、基于固定分配的MAC协议、基于按需分配的MAC协议二、名词解释(每小题2分，共16分)1.层簇式密钥管理：将传感网节点划分为若干簇，由一个或者多个簇头节点协助基站节点共同管理整个传感器网络。2.锚点：已知节点坐标或者位置信息的节点。3.多跳：数据从一个节点跳到另一个节点，直到抵达目的地。4.视角关系：两个节点之间没有障碍物间隔，能够直接通信。5.栅栏覆盖：考察目标穿越网络时被检测或是没有被检测的情况，反映了无线传感器网络的传感、监控能力。6.入侵检测：入侵检测是发现、分析、汇报未经授权或者毁坏网络活动的过程。7.网外集中存储：将所有感知数据通过无线多跳完全传送到基站端进行存储。8.定向扩散技术：定向扩散技术是指将兴趣消息送至网关节点，由网关节点通过兴趣查询任务，采用洪泛方式将兴趣扩散至整个网络或网络中的子区域。三、简答题(每小题4分，共16分)1.简述LEACH路由协议的基本思想。答：(1)将节点组织成簇结构形式，每一个簇有一个簇头节点；(1分)(2)簇头节点收集簇内非簇头节点的数据，进行融合后传输到汇聚节点；(1分)(3)采用轮换的方式选取簇头节点。(2分)2.试描述无线传感器网络拓扑控制中的休眠机制及其目的。答：(1)休眠机制：在没有事件发生时把通信模块设置为睡眠状态，而在有事件发生时自动醒来并唤醒邻居节点，形成数据转发的拓扑结构。(2分)(2)目的：由于无线通信模块消耗的能量大于传感器模块，因此进一步节省了能量开销。(2分)3.试画出双向报文交换的时间校正技术，说明其计算过程。发送节点同时发射两种不同速率的无线信号，接收节点根据两种信号的时间到达差和速率，计算这两个节点之间的距离。(2分)(2分)4.简述无线传感器网络拓扑控制协议与路由协议的不同点。答：(1)拓扑控制技术是无线传感器网络中的基本问题。动态变化的拓扑结构是无线传感器网络最大特点之一，因此拓扑控制策略在无线传感器网络中有着重要的意义。(2分)(2)无线传感器网络路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点。(2分)四、问答题(每小题9分，共18分)1.无线传感器网络数据存储结构是决定数据管理系统的整体结构的重要因素，试阐述4类数据存储方案并分析其优缺点。答：(1)网外集中式存储方案是将所有数据完全传送到基站端存储，其网内处理简单，将查询工作的重心放到了网外。由于基站能源充足、存储和计算能力强，因而可在基站上对这些已存数据实现复杂的查询处理，并可利用传统的本地数据库查询技术。(2分)(2)层簇式无线传感器网络可以采用网内分层次存储方案。簇头之间可以对等通信，网关节点是簇头节点的根节点，其他簇头都作为它的子节点处理。(2分)(3)网内本地存储方案中数据源节点将其获取的感知数据就地存储。基站发出查询后向网内广播查询请求，所有节点均接收到请求，满足查询条件的普通节点沿融合路由树将数据送回到根节点。该方案的存储几乎不耗费资源和时间。但执行查询时需要将查询请求洪泛到所有节点上，耗能较多,查询实效性稍差。(3分)(4)以数据为中心的网内存储方案以数据中心，将网络中的数据按内容命名，并路由到与名称相关的位置。采用方案时需要和以数据为中心的路由协议相配合。存储数据的节点除负担数据存储任务外，还要完成数据压缩和融合处理操作。(2分)2.无线传感器网络的网络层包括哪两类数据融合机制？请举例比较两种机制的异同。------------------------------------------第----------------------------2----------------------------装---------------------------------------线---------------------------------------------班级姓名学号------------------------------------------第----------------------------1----------------------------装---------------------------------------线--------------------------------------------第2页共2页答：(1)包含以地址为中心的路由和以数据为中心的路由。(2分)(2)以地址为中心的路由(AC路由)：每个源节点沿着到汇聚节点最短的路径发送数据，是不考虑数据融合的路由。以数据为中心的路由(DC路由)：数据在转发的过程中，中间节点根据数据的内容，对来自多个数据源的数据进行融合操作。源节点并没有各自寻找最短路径，而是在中间节点B处对数据进行融合，然后再继续转发。(4分)AC路由与DC路由对能量消耗的影响与数据的可融合度有关。如果原始信息存在冗余度，由于DC路由可以减少网络中的转发数据量，因此将表现出很好的节能效果。在所有原始数据完全相同的极端情况下，AC路由可以通过简单修改达到DC．路由的效果甚至更节省能量。(3分)五、程序设计题(每小题10分，共20分)1.使用TinySQL查询语言表示：计算传感器网络第6层房间中，温度(temperature)大于x的节点的最大亮度值(light)与房间号，采样间隔为10s，要求查询结果按照温度的降序进行排列。SELECTRoom,lightFROMSensors(2分)WHEREFloor=6(1分)ORDERBYtemperatureDESC(2分)GROUPBYRoom(1分)HAVINGAVERAGE(temperature)x(2分)EPOCHDURATION10s(2分)2.RC4加密算法是RSA公司在1987年设计的一种可变密钥长度、面向字节操作的流密码，试使用C语言写出RC4算法，并给出各部分功能注释。unsignedcharS[256];unsignedinti,j;voidswap(unsignedchar*s,unsignedinti,unsignedintj){unsignedchartemp=s[i];s[i]=s[j];s[j]=temp;}/*KSA*/(3分)voidrc4_init(unsignedchar*key,unsignedintkey_length){for(i=0;i256;i++)S[i]=i;for(i=j=0;i256;i++){j=(j+key[i%key_length]+S[i])&255;swap(S,i,j);}/密钥生成S盒/(3分)i=j=0;}/*PRGA*利用S盒生成密钥流/unsignedcharrc4_output(){i=(i+1)&255;j=(j+S[i])&255;