無線傳感器網(wǎng)絡虛假數(shù)據(jù)檢測排除機制研究.pdf

1、微電子、計算機和無線通信等技術的不斷進步，使得在微小體積內集成了信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等多種功能的低功耗傳感器快速發(fā)展起來。無線傳感器網(wǎng)絡便是由部署在監(jiān)測區(qū)域內的大量廉價的傳感器節(jié)點組成，通過無線通信的方式形成一個多跳的自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器網(wǎng)絡極大地改變了人類與自然界交互的方式，提高了人類認識世界的能力，在軍事、醫(yī)療保健和智能家居等領域得到了廣泛部署和

2、應用。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡具有自組織、以數(shù)據(jù)為中心、分布式合作等特性。傳感器節(jié)點在計算、存儲、帶寬和能量等方面是資源受限的，其在感知數(shù)據(jù)的同時還要承擔路由的功能，為鄰居節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)。這些特點使得無線傳感器網(wǎng)絡面臨很多新的安全威脅，也給設計適用于傳感器網(wǎng)絡的安全機制帶來了極大的安全挑戰(zhàn)。
　　 由于無線傳感器網(wǎng)絡經(jīng)常被部署在惡劣甚至敵對的環(huán)境中，攻擊者很容易俘獲傳感器節(jié)點，向網(wǎng)絡中注入大量的虛假數(shù)據(jù)，不僅能夠改變網(wǎng)絡的拓

3、撲和路由結構，還影響感知數(shù)據(jù)的準確性，破壞了傳感器網(wǎng)絡的正常運行。本文圍繞著如何高效檢測、丟棄虛假數(shù)據(jù)，并進一步檢測排除發(fā)送虛假數(shù)據(jù)的源節(jié)點問題進行深入研究，建立了一套適用于無線傳感器網(wǎng)絡的基本安全框架。
　　 首先，分析指出了地理位置信息對無線傳感器網(wǎng)絡的重要性。為防止攻擊者通過被俘獲的節(jié)點，大量發(fā)送包含虛假地理位置信息的控制數(shù)據(jù)，提出了位置信息驗證問題。由于通過定位算法獲得的位置信息往往有較大誤差，影響了節(jié)點間的鄰居關系判定

4、。在充分考慮了地理位置信息的誤差基礎之上，通過實驗建立了傳感器節(jié)點鄰居關系模型，并設計提出了基于鄰居節(jié)點信任監(jiān)督關系的基本方案。為了進一步降低通信開銷，又提出了基于Merkle哈希樹的改進方案。
　　 其次，指出了盡可能早地丟棄虛假事件報告的必要性，并針對一般性途中過濾框架的漏洞，提出了能夠抵御包丟棄的途中過濾方案。建立在基于位置的安全框架之上，在整個感知數(shù)據(jù)包的檢測丟棄過程中引入了鄰居節(jié)點的信任監(jiān)督關系，有效抵御了攻擊者惡意丟

5、棄真實的事件報告。提出的扇形區(qū)域模型解決了現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡途中過濾方案無法應對匯聚節(jié)點移動的情況。
　　 最后，提出了適用于無線傳感器網(wǎng)絡的溯源追蹤方案。先介紹并分析了Internet中現(xiàn)有的概率包標記PPM方案，然后提出了兩種改進方案，大大降低了消息復雜度，并給出了任何基于PPM方案復雜度的下屆。但基本的PPM方案未考慮中間節(jié)點被俘獲所帶來的安全隱患，在詳細分析了攻擊者通過俘獲傳感器節(jié)點可能發(fā)起的攻擊后，提出了一種基于概率鏈