一種容忍惡意節(jié)點攻擊的無線傳感器網(wǎng)絡安全定位的方法
【專利摘要】一種容忍惡意節(jié)點攻擊的無線傳感器網(wǎng)絡安全定位的方法，它涉及無線傳感器網(wǎng)絡安全定位【技術領域】，它的網(wǎng)絡安全定位方法為：采用投票法過濾惡意節(jié)點，這樣即使是存在惡意節(jié)點的攻擊，只要大多數(shù)惡意信標節(jié)點為正常節(jié)點，正確定位的網(wǎng)格得到的投票數(shù)最多，實現(xiàn)安全定位；若大多數(shù)的惡意信標節(jié)點為非正常節(jié)點，無線傳感器網(wǎng)絡進入正常工作狀態(tài)和攻擊容忍狀態(tài)的交替模式，只有排除了惡意節(jié)點之后，網(wǎng)絡才能恢復到原工作狀態(tài)。它設計科學合理，通過提高容忍攻擊的能力來提高定位安全性，不僅能夠適應真實環(huán)境，還能夠適應真實環(huán)境的變化，各個性能之間良好的平衡，可以抵御或者過濾各種常見的攻擊。
【專利說明】一種容忍惡意節(jié)點攻擊的無線傳感器網(wǎng)絡安全定位的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡安全定位【技術領域】，具體涉及一種容忍惡意節(jié)點攻擊的無線傳感器網(wǎng)絡安全定位的方法。

【背景技術】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(下簡稱傳感器網(wǎng)絡)具有的快速部署、協(xié)同感知、高容錯等特性使之在軍事、環(huán)境監(jiān)測、城市管理等相關領域均有廣闊的應用前景。作為一項新型信息采集技術，傳感器網(wǎng)絡與真實的物理世界緊密耦合，因此諸多網(wǎng)絡功能的實現(xiàn)都必須依賴于節(jié)點的位置信息。首先，傳感器節(jié)點為用戶提供其所在環(huán)境的上下文相關信息，傳感器節(jié)點報告的數(shù)據(jù)必須綁定其位置信息才有意義，甚至某些應用場景只需發(fā)回單純的位置信息即可。其次，傳感器節(jié)點的位置信息也是網(wǎng)絡系統(tǒng)自身構(gòu)建、維護以及節(jié)點間無縫協(xié)調(diào)的重要基礎。例如，了解傳感器節(jié)點位置信息可以提高路由效率，實時統(tǒng)計網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量以及網(wǎng)絡拓撲的自配置等。然而，傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位系統(tǒng)在設計之初對安全問題考慮不足。一段時間以來，該領域的研究主要集中于如何提高定位精確度和能量有效性。由于開放性部署的傳感器節(jié)點可能被攻擊者俘獲，并且定位所依據(jù)的各種信號物理屬性很容易被外界篡改，節(jié)點的定位過程容易遭受來自內(nèi)部和外部的攻擊。攻擊所產(chǎn)生的錯誤定位結(jié)果可能導致網(wǎng)絡功能失效和監(jiān)測結(jié)果出錯，進而破壞網(wǎng)絡應用的有效性。因此如何在有敵對可能的傳感器網(wǎng)絡應用中實現(xiàn)節(jié)點的頑健定位是一個必須解決的安全問題。
[0003]定位技術是傳感器網(wǎng)絡應用的關鍵支撐技術之一，目前研究者們提議了許多新穎的安全解決方案和思想。但就整個定位系統(tǒng)的安全需求而言，現(xiàn)有的解決方案都還沒形成完善的安全體系，大多只能對抗部分的定位攻擊，無法應對具有多樣、隱蔽和復合多織等特點的攻擊行為。因此，研究者們至今仍致力于該領域的研究，例如SPOT、SASN等項目。
[0004]該領域還存在許多問題需要進一步研究與探索，包括:
I)頑健的分布式節(jié)點位置校驗機制。低成本設計以及開放性部署使得傳感器網(wǎng)絡容易遭受內(nèi)部的欺騙攻擊和外部的移位攻擊，并且移位攻擊可能發(fā)生在整個網(wǎng)絡任務期間的任意時刻。因此，節(jié)點位置校驗機制成為了定位系統(tǒng)不可或缺的第二道安全防線?，F(xiàn)有的節(jié)點位置校驗算法都存在諸多缺陷。校驗算法均假定的安全可信的鄰居觀察或跳數(shù)統(tǒng)計，忽略了外部攻擊(如重放、蟲洞和阻塞)對這些物理觀測的安全威脅。而集中式校驗機制無法有效支持周期性或事件驅(qū)動的位置校驗。因此分布式的安全節(jié)點位置校驗機制仍是一個值得研究的問題。
[0005]2)提高定位服務的可生存性，使定位系統(tǒng)能夠自診斷、自修復和自組織。由于自身固有的脆弱性，完全安全的定位系統(tǒng)是客觀不存在的，因此盡可能地減少定位服務的失效范圍和失效時間，并允許定位服務在被攻擊時雅量降級，也是傳感器網(wǎng)絡節(jié)點安全定位研究的重點之一。
[0006]3)移動網(wǎng)絡環(huán)境下的節(jié)點安全定位算法將是一個研究熱點?，F(xiàn)有研究都是假定節(jié)點被部署后保持位置固定，但是對于節(jié)點可能移動的應用場景(例如車載網(wǎng)絡)，現(xiàn)有的安全定位機制都難于滿足需求；因此節(jié)點移動的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位安全問題有待進一步的研究和探索。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種容忍惡意節(jié)點攻擊的無線傳感器網(wǎng)絡安全定位的方法，它設計科學合理，通過提高容忍攻擊的能力來提高定位安全性，不僅能夠適應真實環(huán)境，還能夠適應真實環(huán)境的變化，各個性能之間良好的平衡，可以抵御或者過濾各種常見的攻擊。
[0008]為了解決【背景技術】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術方案:它的網(wǎng)絡安全定位方法為:
(1)、每個未知節(jié)點和鄰居節(jié)點交換信息，確定它們之間的鏈路是對稱的還是非對稱的；
(2)、根據(jù)自己同參考節(jié)點的鏈路狀況和收到的信號強度計算兩者之間的距離范圍，以每個參考節(jié)點為圓心做圓環(huán)；
(3)、收集所有到參考節(jié)點的距離范圍，找到被最多圓環(huán)所覆蓋的區(qū)域，將該區(qū)域的質(zhì)心作為未知節(jié)點的估測位置；
(4)、基站向全網(wǎng)發(fā)送攻擊容忍命令，該命令消息以泛洪方式在網(wǎng)絡中傳輸，每個傳感器網(wǎng)絡中的正常節(jié)點收到該命令后都準備從正常工作狀態(tài)進入攻擊容忍狀態(tài)；
(5)、采用投票法過濾惡意節(jié)點，這樣即使是存在惡意節(jié)點的攻擊，只要大多數(shù)惡意信標節(jié)點為正常節(jié)點，正確定位的網(wǎng)格得到的投票數(shù)最多，實現(xiàn)安全定位；
(6)、若大多數(shù)的惡意信標節(jié)點為非正常節(jié)點，無線傳感器網(wǎng)絡進入正常工作狀態(tài)和攻擊容忍狀態(tài)的交替模式，只有排除了惡意節(jié)點之后，網(wǎng)絡才能恢復到原工作狀態(tài)。
[0009]本發(fā)明設計科學合理，通過提高容忍攻擊的能力來提高定位安全性，不僅能夠適應真實環(huán)境，還能夠適應真實環(huán)境的變化，各個性能之間良好的平衡，可以抵御或者過濾各種常見的攻擊。
[0010]【具體實施方式】:
本【具體實施方式】采用以下技術方案:它的網(wǎng)絡安全定位方法為:
(1)、每個未知節(jié)點和鄰居節(jié)點交換信息，確定它們之間的鏈路是對稱的還是非對稱的；
(2)、根據(jù)自己同參考節(jié)點的鏈路狀況和收到的信號強度計算兩者之間的距離范圍，以每個參考節(jié)點為圓心做圓環(huán)；
(3)、收集所有到參考節(jié)點的距離范圍，找到被最多圓環(huán)所覆蓋的區(qū)域，將該區(qū)域的質(zhì)心作為未知節(jié)點的估測位置；
(4)、基站向全網(wǎng)發(fā)送攻擊容忍命令，該命令消息以泛洪方式在網(wǎng)絡中傳輸，每個傳感器網(wǎng)絡中的正常節(jié)點收到該命令后都準備從正常工作狀態(tài)進入攻擊容忍狀態(tài)；
(5)、采用投票法過濾惡意節(jié)點，這樣即使是存在惡意節(jié)點的攻擊，只要大多數(shù)惡意信標節(jié)點為正常節(jié)點，正確定位的網(wǎng)格得到的投票數(shù)最多，實現(xiàn)安全定位；
(6)、若大多數(shù)的惡意信標節(jié)點為非正常節(jié)點，無線傳感器網(wǎng)絡進入正常工作狀態(tài)和攻擊容忍狀態(tài)的交替模式，只有排除了惡意節(jié)點之后，網(wǎng)絡才能恢復到原工作狀態(tài)。
[0011]本【具體實施方式】設計科學合理，通過提高容忍攻擊的能力來提高定位安全性，不僅能夠適應真實環(huán)境，還能夠適應真實環(huán)境的變化，各個性能之間良好的平衡，可以抵御或者過濾各種常見的攻擊。
【權利要求】
1.一種容忍惡意節(jié)點攻擊的無線傳感器網(wǎng)絡安全定位的方法，其特征在于它的網(wǎng)絡安全定位方法為: (1)、每個未知節(jié)點和鄰居節(jié)點交換信息，確定它們之間的鏈路是對稱的還是非對稱的； (2)、根據(jù)自己同參考節(jié)點的鏈路狀況和收到的信號強度計算兩者之間的距離范圍，以每個參考節(jié)點為圓心做圓環(huán)； (3)、收集所有到參考節(jié)點的距離范圍，找到被最多圓環(huán)所覆蓋的區(qū)域，將該區(qū)域的質(zhì)心作為未知節(jié)點的估測位置； (4)、基站向全網(wǎng)發(fā)送攻擊容忍命令，該命令消息以泛洪方式在網(wǎng)絡中傳輸，每個傳感器網(wǎng)絡中的正常節(jié)點收到該命令后都準備從正常工作狀態(tài)進入攻擊容忍狀態(tài)； (5)、采用投票法過濾惡意節(jié)點，這樣即使是存在惡意節(jié)點的攻擊，只要大多數(shù)惡意信標節(jié)點為正常節(jié)點，正確定位的網(wǎng)格得到的投票數(shù)最多，實現(xiàn)安全定位； (6)、若大多數(shù)的惡意信標節(jié)點為非正常節(jié)點，無線傳感器網(wǎng)絡進入正常工作狀態(tài)和攻擊容忍狀態(tài)的交替模式，只有排除了惡意節(jié)點之后，網(wǎng)絡才能恢復到原工作狀態(tài)。
【文檔編號】H04L29/06GK104363202SQ201410547325
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權日:2014年10月16日
【發(fā)明者】傅濤, 傅德勝, 經(jīng)正俊, 孫文靜 申請人:貴州中科博智科技有限公司