本技術(shù)涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，特別是涉及一種集群節(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)湔J(rèn)證系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、為了讓具有合法身份的無線傳感器加入到網(wǎng)絡(luò)同時(shí)有效地阻止非法的無線傳感器加入到網(wǎng)絡(luò)，確保外部網(wǎng)絡(luò)的安全，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中必須采用認(rèn)證機(jī)制，以確定無線傳感器身份的合法性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證過程主要基于標(biāo)準(zhǔn)方法，如leap(lightweight?extensibleauthenticationprotocol，輕量級(jí)擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議)、μtesla(micro?timed?efficient?stream?loss-tolerantauthentication，定時(shí)有效流損失容忍認(rèn)證)、spins(sensorprotocols?forinformationvianegotiation，信息協(xié)商傳感器協(xié)議)，tinysec(tiny?securityprotocol，輕量級(jí)安全協(xié)議)，這些方法因?yàn)槌绦蛞阎赡鼙黄茐?，無法保證認(rèn)證的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種集群節(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)湔J(rèn)證系統(tǒng)及方法，可避免流氓節(jié)點(diǎn)突破傳統(tǒng)認(rèn)證過程加入集群以干擾數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種集群節(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)湔J(rèn)證系統(tǒng)，所述認(rèn)證系統(tǒng)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述認(rèn)證系統(tǒng)包括：集群管理者，與集群管理者連接的至少一個(gè)集群頭節(jié)點(diǎn)，與每個(gè)集群頭節(jié)點(diǎn)連接的至少一個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，與同一個(gè)集群頭節(jié)點(diǎn)連接的所有成員節(jié)點(diǎn)及所述集群頭節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)集群；

4、所述集群管理者用于對(duì)集群的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，對(duì)認(rèn)證后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行擾動(dòng)處理，并將擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)送給集群對(duì)應(yīng)的集群頭節(jié)點(diǎn)；

5、所述集群頭節(jié)點(diǎn)用于根據(jù)擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)集群中的成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行增強(qiáng)認(rèn)證。

6、可選地，在根據(jù)擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)集群中的成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行增強(qiáng)認(rèn)證的方面，所述集群頭節(jié)點(diǎn)具體用于：

7、將擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)分發(fā)給集群中的各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)；

8、定期要求各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)對(duì)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，將認(rèn)證通過的成員節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，將認(rèn)證未通過的成員節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)。

9、可選地，所述集群頭節(jié)點(diǎn)還用于：請(qǐng)求與被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)相鄰的成員節(jié)點(diǎn)作為挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，對(duì)所述被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)起挑戰(zhàn)；

10、所述挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)用于在接收到集群頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的請(qǐng)求時(shí)，向被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)起挑戰(zhàn)，將其擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)發(fā)送給被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)求被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行距離計(jì)算，在接收到被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的距離計(jì)算結(jié)果時(shí)，將所述距離計(jì)算結(jié)果發(fā)送給集群頭節(jié)點(diǎn)；

11、所述集群頭節(jié)點(diǎn)還用于對(duì)比所述距離計(jì)算結(jié)果與集群頭節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的擾動(dòng)距離是否一致，若一致則確定挑戰(zhàn)通過，否則確定挑戰(zhàn)未通過；所述擾動(dòng)距離為挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)和被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)之間的距離。

12、可選地，所述集群頭節(jié)點(diǎn)還用于：

13、當(dāng)挑戰(zhàn)通過時(shí)，將被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；

14、當(dāng)挑戰(zhàn)未通過時(shí)，丟棄被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，邀請(qǐng)新的成員節(jié)點(diǎn)加入集群，更新空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并將更新后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)送給集群管理者。

15、可選地，定期要求各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)對(duì)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，具體包括：

16、定期要求成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)；

17、對(duì)比成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)與集群頭節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)成員節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)是否一致；

18、若一致，則確定認(rèn)證通過，否則確定認(rèn)證未通過。

19、第二方面，本技術(shù)提供了一種集群節(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)湔J(rèn)證方法，所述認(rèn)證方法應(yīng)用于上述的認(rèn)證系統(tǒng)，所述認(rèn)證方法包括：

20、通過集群管理者對(duì)集群的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，對(duì)認(rèn)證后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行擾動(dòng)處理，并將擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)送給集群對(duì)應(yīng)的集群頭節(jié)點(diǎn)；

21、通過集群頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)集群中的成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行增強(qiáng)認(rèn)證。

22、可選地，通過集群頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)集群中的成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行增強(qiáng)認(rèn)證，具體包括：

23、通過集群頭節(jié)點(diǎn)將擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)分發(fā)給集群中的各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)；

24、通過集群頭節(jié)點(diǎn)定期要求各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)對(duì)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，將認(rèn)證通過的成員節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，將認(rèn)證未通過的成員節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)。

25、可選地，通過集群頭節(jié)點(diǎn)定期要求各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)對(duì)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，將認(rèn)證通過的成員節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，將認(rèn)證未通過的成員節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，之后還包括：

26、通過集群頭節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求與被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)相鄰的成員節(jié)點(diǎn)作為挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)；

27、通過挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)向被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)起挑戰(zhàn)，將其擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)發(fā)送給被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)求被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行距離計(jì)算；

28、通過集群頭節(jié)點(diǎn)對(duì)比距離計(jì)算結(jié)果與集群頭節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的擾動(dòng)距離是否一致，若一致則確定挑戰(zhàn)通過，否則確定挑戰(zhàn)未通過；所述擾動(dòng)距離為挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)和被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)之間的距離。

29、可選地，通過集群頭節(jié)點(diǎn)對(duì)比距離計(jì)算結(jié)果與集群頭節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的擾動(dòng)距離是否一致，若一致則確定挑戰(zhàn)通過，否則確定挑戰(zhàn)未通過，之后還包括：

30、通過集群頭節(jié)點(diǎn)將挑戰(zhàn)通過的被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，將挑戰(zhàn)未通過的被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)丟棄，在丟棄挑戰(zhàn)未通過的被挑戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)后，邀請(qǐng)新的成員節(jié)點(diǎn)加入集群，更新空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并將更新后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)送給集群管理者。

31、可選地，通過集群頭節(jié)點(diǎn)定期要求各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)對(duì)各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，具體包括：

32、通過集群頭節(jié)點(diǎn)定期要求成員節(jié)點(diǎn)提交擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)；對(duì)比成員節(jié)點(diǎn)提交的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)與集群頭節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)成員節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)后的空間坐標(biāo)是否一致；若一致，則確定認(rèn)證通過，否則確定認(rèn)證未通過。

33、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開了以下技術(shù)效果：

34、本技術(shù)提供了一種集群節(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)湔J(rèn)證系統(tǒng)及方法，所述認(rèn)證系統(tǒng)包括：集群管理者，與集群管理者連接的至少一個(gè)集群頭節(jié)點(diǎn)，與每個(gè)集群頭節(jié)點(diǎn)連接的至少一個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，與同一個(gè)集群頭節(jié)點(diǎn)連接的所有成員節(jié)點(diǎn)及所述集群頭節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)集群；所述集群管理者用于對(duì)集群的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，對(duì)認(rèn)證后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行擾動(dòng)處理，并將擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)送給集群對(duì)應(yīng)的集群頭節(jié)點(diǎn)；所述集群頭節(jié)點(diǎn)用于根據(jù)擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)集群中的成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行增強(qiáng)認(rèn)證。本技術(shù)在原有的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)認(rèn)證的基礎(chǔ)上，利用擾動(dòng)后的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)認(rèn)證，該增強(qiáng)認(rèn)證可以避免流氓節(jié)點(diǎn)突破傳統(tǒng)認(rèn)證過程加入集群以干擾數(shù)據(jù)傳輸，提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性。