一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬物聯(lián)網(wǎng)技術領域，具體涉及一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法。
【背景技術】
[0002] 近年來隨著移動終端技術、寬帶無線接入技術的廣泛應用，物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點已經(jīng) 逐漸從靜止不動的固定節(jié)點，向具有移動性的智能終端進行擴展，這些智能終端能在移動 過程中提供隨時隨地的服務。這種基于社會屬性的路由機制的引入，在利用節(jié)點的社會屬 性提升路由性能的同時，也為攻擊者提供了更多可利用的攻擊資源，帶來了更多的安全和 隱私問題。例如，源節(jié)點想要將一個消息發(fā)送給目標節(jié)點，它向其通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點廣 播消息轉(zhuǎn)發(fā)請求，鄰居節(jié)點檢查目標節(jié)點與自身的社會關系，如果鄰居節(jié)點的社會關系中 包含目標節(jié)點，則返回給源節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)應答，否則不響應轉(zhuǎn)發(fā)請求，如果其中一個鄰居節(jié)點為 惡意節(jié)點，它通過長期收集節(jié)點間的相遇頻率、相遇時間等信息，偽造了多個好友節(jié)點的身 份、位置信息和社會關系信息，從而欺騙節(jié)點源節(jié)點做出錯誤的路由選擇。
[0003] 現(xiàn)有的基于社會屬性的路由選擇方法，采用存儲一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)的路由方式，多利 用節(jié)點的社會屬性，如社會角色、個人偏好、社會目的等進行路由算法設計，改進路由性能。 因此，如何檢測節(jié)點的真實性，正確選擇路由節(jié)點，保證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點通信位置的真實性和數(shù) 據(jù)傳輸?shù)陌踩?，成為亟待解決的一個難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對以上問題，本發(fā)明提供一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，該方法適用 于物聯(lián)網(wǎng)中的安全路由，可保證物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點位置的真實性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br>[0005] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0006] 一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，具體涉及路由發(fā)起節(jié)點、鄰居節(jié)點、位置 收集服務器和路由表服務器，其中，路由發(fā)起節(jié)點為需要進行路由消息轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點；鄰居節(jié) 點為節(jié)點之間通信半徑內(nèi)的節(jié)點互為鄰居節(jié)點；位置收集服務器負責存儲物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的位 置信息；路由服務器負責存儲鄰居節(jié)點間的距離信息，計算并存儲歷史路由信息。
[0007] 一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一：路由節(jié)點位置信息采集：設置采樣周期，由位置收集服務器在每個采樣 周期到來時收集物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的位置信息；
[0009] 步驟二：路由選擇：路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求，鄰居節(jié)點通過 位置驗證證明自身為真實節(jié)點參與路由轉(zhuǎn)發(fā)，否則不參與路由轉(zhuǎn)發(fā)；鄰居節(jié)點證明其為真 實節(jié)點且自愿參與路由轉(zhuǎn)發(fā)后的加入路由轉(zhuǎn)發(fā)候集合；鄰居節(jié)點被證明為虛假節(jié)點，則被 標識為虛假節(jié)點且不再參與任何路由轉(zhuǎn)發(fā)。
[0010] 進一步的，在步驟二中還包括以下步驟：
[0011] 步驟A :路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求；
[0012] 步驟B :鄰居節(jié)點收到路由發(fā)起節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)請求后，首先判斷自身是否愿意參與 路由轉(zhuǎn)發(fā)，如果參與，則進行節(jié)點位置驗證，并向路由發(fā)起節(jié)點發(fā)送驗證消息；否則，鄰居節(jié) 點向路由發(fā)起節(jié)點發(fā)送不參與本次路由轉(zhuǎn)發(fā)的消息；
[0013] 步驟C :愿意參與路由轉(zhuǎn)發(fā)的鄰居節(jié)點以一個隨機的RSSI強度Ptx發(fā)送測距包給 它的鄰居節(jié)點，鄰居節(jié)點記錄接收到的RSSI強度值，計算他們之間的距離值d ;
[0014] 步驟D :將計算得到的鄰居間距離值發(fā)送給路由服務器；
[0015] 步驟E :路由服務器存儲鄰居間距離值，使用基于D-S證據(jù)理論的檢測方法判斷路 由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點位置的真實性，具體過程為：首先建立位置真實性問題的識別框架，并構建合理 的基本概率分配函數(shù)，然后將來自不同網(wǎng)絡鄰居節(jié)點的距離信息進行融合，最后建立決策 規(guī)則，得到最終的判斷結果；
[0016] 步驟F :根據(jù)基于D-S證據(jù)理論的檢測方法得出的判斷結果，標識該路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點 位置的真實性，如果為真，則加入到路由候選列表中；如果為假，則將該路由節(jié)點表示為虛 假節(jié)點，不再參與任何路由轉(zhuǎn)發(fā)；
[0017] 步驟G :路由發(fā)起節(jié)點根據(jù)產(chǎn)生的路由候選列表，根據(jù)社會關系度量計算公式計 算候選節(jié)點i與目標節(jié)點j的社會關系值，選出社會關系值最高的節(jié)點作為下一跳路由轉(zhuǎn) 發(fā)節(jié)點，從而完成一跳路由選擇過程。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：通過鄰居節(jié)點間測距計算，使用基于D-S證據(jù)理論的檢測 方法判斷路由節(jié)點的位置真實性，消除路由中的虛假位置節(jié)點，抵御位置欺騙攻擊；并通過 社會關系計算，選擇最優(yōu)的路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，提高了路由數(shù)據(jù)包的到達率和平均傳輸時延，本 發(fā)明提供的一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法適用于移動節(jié)點較多的大規(guī)模網(wǎng)絡的 安全路由，能保證物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點位置的真實性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br>【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明中防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由部署示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明中防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法流程圖。
[0021] 圖3為本發(fā)明中物聯(lián)網(wǎng)鄰居節(jié)點距離測量流程圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明中基于D-S證據(jù)理論的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點位置檢測方法流程圖。
[0023] 附圖標號說明：1、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，2、無線訪問點AP，3、位置收集服務器，4、路由信息 服務器
【具體實施方式】
[0024] 為了便于理解本發(fā)明，以下結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0025] 本發(fā)明提供一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，涉及路由發(fā)起節(jié)點、鄰居節(jié) 點、位置收集服務器和路由表服務器四種功能部件。其中，路由發(fā)起節(jié)點為需要進行路由消 息轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點；鄰居節(jié)點為節(jié)點之間通信半徑內(nèi)的節(jié)點互為鄰居節(jié)點；位置收集服務器負 責存儲物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的位置信息；路由服務器負責存儲鄰居節(jié)點間的距離信息，計算并存儲 歷史路由信息，參見圖1。
[0026] 本發(fā)明提供一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法的實施，分為兩個階段：
[0027] 第一階段為路由節(jié)點位置信息采集階段，根據(jù)實際需要，位置收集服務器設置采 樣周期ΛΤ。在每個采樣周期ηΧΛΤ(η為整數(shù)）到來時，位置收集服務器向物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點發(fā) 送位置信息采集通告，節(jié)點收到位置信息采集通告后，將自己的現(xiàn)在的位置坐標及運動速 度和方向發(fā)給位置收集服務器。位置收集服務器將節(jié)點的位置坐標、運動速度、運動方向信 息進行存儲。
[0028] 第二階段為路由選擇階段，該階段路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求； 鄰居節(jié)點收到路由發(fā)起節(jié)點的路由轉(zhuǎn)發(fā)請求后，如果想?yún)⑴c路由轉(zhuǎn)發(fā)，則必須通過位置驗 證證明自身為真實節(jié)點才能參與路由轉(zhuǎn)發(fā)，否則不能參與路由轉(zhuǎn)發(fā)；如果鄰居節(jié)點被證明 為真實節(jié)點，且自愿參與路由轉(zhuǎn)發(fā)，則加入路由轉(zhuǎn)發(fā)候集合中；否則，如果鄰居節(jié)點被證明 為虛假節(jié)點，則將該節(jié)點標識為虛假節(jié)點，今后不再參與任何路由轉(zhuǎn)發(fā)，參見圖2。具體包 括以下步驟：
[0029] 1)路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求；
[0030] 2)鄰居節(jié)點收到路由發(fā)起節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)請求后，首先判斷自身是否愿意參與路由轉(zhuǎn) 發(fā)，如果參與，則進行節(jié)點位置驗證，并向路由發(fā)起節(jié)點發(fā)送驗證消息；否則，鄰居節(jié)點向路 由發(fā)起節(jié)點發(fā)送不參與本次路由轉(zhuǎn)發(fā)的消息。
[0031] 3)愿意參與路由轉(zhuǎn)發(fā)的鄰居節(jié)點以一個隨機的RSSI強度Ptx發(fā)送測距包給它的鄰 居節(jié)點，鄰居節(jié)點記錄接收到的RSSI強度值，使用以下公式計算他們之間的距離值d:
[0032]
【主權項】
1. 一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：路由節(jié)點位置信息采集：設置采樣周期，由位置收集服務器在每個采樣周期 到來時收集物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的位置信息； 步驟二：路由選擇：路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求，鄰居節(jié)點通過位置 驗證證明自身為真實節(jié)點參與路由轉(zhuǎn)發(fā)，否則不參與路由轉(zhuǎn)發(fā)；鄰居節(jié)點證明其為真實節(jié) 點且自愿參與路由轉(zhuǎn)發(fā)后的加入路由轉(zhuǎn)發(fā)候集合；鄰居節(jié)點被證明為虛假節(jié)點，則被標識 為虛假節(jié)點且不再參與任何路由轉(zhuǎn)發(fā)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，其特征在于，所述 的步驟二中還包括以下步驟： 步驟A:路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求； 步驟B:鄰居節(jié)點收到路由發(fā)起節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)請求，判斷自身是否參與路由轉(zhuǎn)發(fā)，參與， 進行節(jié)點位置驗證，向路由發(fā)起節(jié)點發(fā)送驗證消息；不參與，向路由發(fā)起節(jié)點發(fā)送不參與本 次路由轉(zhuǎn)發(fā)的消息； 步驟C:參與路由轉(zhuǎn)發(fā)的鄰居節(jié)點以隨機的RSSI強度ptx發(fā)送測距包至它的鄰居節(jié)點， 鄰居節(jié)點記錄接收到的RSSI強度值，計算彼此間的距離值d; 步驟D:將計算得到的鄰居間距離值d發(fā)送給路由服務器； 步驟E:路由服務器存儲鄰居間距離值d，使用基于D-S證據(jù)理論的檢測方法判斷路由 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點位置的真實性； 步驟F:根據(jù)基于D-S證據(jù)理論的檢測方法得出的判斷結果，標識該路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點位置 的真實性，標記為真，加入到路由候選列表中；標記為假，將該路由節(jié)點表示為虛假節(jié)點，不 再參與任何路由轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟G:路由發(fā)起節(jié)點根據(jù)產(chǎn)生的路由候選列表，根據(jù)社會關系度量計算公式計算候 選節(jié)點與目標節(jié)點的社會關系值，選出社會關系值最高的節(jié)點作為下一跳路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點， 從而完成一跳路由選擇過程。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，其特征在于，所述 的步驟C中d值的計算公式為：
，其中，K為系統(tǒng)因子，取決于天線增益、系統(tǒng)損耗 因子和載波頻率；Ptx為參與路由轉(zhuǎn)發(fā)的鄰居節(jié)點發(fā)給鄰居節(jié)點的隨機的RSSI強度值，p" 為鄰居節(jié)點接收到的RSSI強度值。
4. 根據(jù)權利要求2、3所述的一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，其特征在于，所 述的步驟E中還包括以下步驟： 步驟a:建立位置真實性問題的識別框架，構建合理的基本概率分配函數(shù)； 步驟b:將來自不同網(wǎng)絡鄰居節(jié)點的距離信息進行融合； 步驟c:建立決策規(guī)則，得到最終的判斷結果。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種防位置欺騙的物聯(lián)網(wǎng)安全路由方法，具體涉及路由發(fā)起節(jié)點、鄰居節(jié)點、位置收集服務器和路由表服務器，包括設置采樣周期、位置收集服務器收集物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的位置信息、路由發(fā)起節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由轉(zhuǎn)發(fā)請求、鄰居節(jié)點通過位置驗證證明自身為真實節(jié)點參與路由轉(zhuǎn)發(fā)。使用基于D-S證據(jù)理論的檢測方法判斷路由節(jié)點的位置真實性，抵御位置欺騙攻擊；并通過社會關系計算，選擇最優(yōu)的路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，提高了路由數(shù)據(jù)包的到達率和平均傳輸時延，可保證物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點位置的真實性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，適用于移動節(jié)點較多的大規(guī)模網(wǎng)絡的安全路由。
【IPC分類】H04W12-12, H04L29-06, H04W40-02
【公開號】CN104581733
【申請?zhí)枴緾N201510062329
【發(fā)明人】孫燕, 殷麗華, 段文良, 劉耀
【申請人】北京哈工大計算機網(wǎng)絡與信息安全技術研究中心, 湖南合天智匯信息技術有限公司, 湖南傻蛋科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月5日