無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的虛擬數(shù)據(jù)注入攻擊應(yīng)對(duì)方法研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究等領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用地越來(lái)越廣泛，同時(shí)它所面臨的安全威脅也越來(lái)越大，但是目前針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全防范研究相對(duì)較少。
　　 本文將重點(diǎn)考慮無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，并詳細(xì)研究其應(yīng)對(duì)方法。虛假數(shù)據(jù)注入是指攻擊方部署攻擊節(jié)點(diǎn)或者俘獲正常網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，然后利用其向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送大量虛假數(shù)據(jù)信息，其目的是盡快耗盡網(wǎng)絡(luò)中的各類(lèi)資源，例如計(jì)算資源、存儲(chǔ)能力、能量、網(wǎng)絡(luò)帶寬資源等等。因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般是部

2、署在室外，并由電池供電，所以各類(lèi)資源極其受限，一旦虛假數(shù)據(jù)注入攻擊不能及時(shí)得到遏止，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害，甚至完全癱瘓。
　　 應(yīng)對(duì)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的傳統(tǒng)方法是途中過(guò)濾，即途中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)可以對(duì)所收到的數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行驗(yàn)證，并部分地過(guò)濾掉虛假數(shù)據(jù)報(bào)告，匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)所收到的全部數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行驗(yàn)證及過(guò)濾。但是這種方法僅僅是被動(dòng)地過(guò)濾虛假數(shù)據(jù)信息，攻擊節(jié)點(diǎn)可以持續(xù)地發(fā)動(dòng)攻擊而不被發(fā)現(xiàn)并隔離。研究者又提出了溯源追蹤解決方案，傳統(tǒng)的溯源追蹤解決方案是

3、利用標(biāo)記技術(shù)，即節(jié)點(diǎn)按照一定概率標(biāo)記它所轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，匯聚節(jié)點(diǎn)收集到一定數(shù)目的數(shù)據(jù)包后就可以重構(gòu)攻擊路徑、定位攻擊節(jié)點(diǎn)，但是這種方法需要匯聚節(jié)點(diǎn)收集到較多數(shù)據(jù)包后才能產(chǎn)生效果。在本文中，我們將研究結(jié)合節(jié)點(diǎn)標(biāo)記與日志記錄方法的溯源追蹤解決方案，以及結(jié)合途中過(guò)濾與溯源追蹤的綜合性的惡意節(jié)點(diǎn)定位解決方案。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 (1)一種均衡的結(jié)合節(jié)點(diǎn)標(biāo)記與日志記錄的溯源追蹤解決方案。我們提出一種自適應(yīng)

4、的概率標(biāo)記與日志記錄方法，途中節(jié)點(diǎn)根據(jù)目前的標(biāo)記以及日志記錄情況決定是否標(biāo)記數(shù)據(jù)包，或者記錄本數(shù)據(jù)包的標(biāo)記信息、然后將其清空，匯聚節(jié)點(diǎn)一旦判斷有虛假數(shù)據(jù)注入攻擊發(fā)生，便啟動(dòng)溯源追蹤程序，利用數(shù)據(jù)包的標(biāo)記信息及節(jié)點(diǎn)的日志記錄信息，定位攻擊節(jié)點(diǎn)。本方案同時(shí)采用概率包標(biāo)記以及日志記錄的方法，并且二者的復(fù)雜度都能達(dá)到O(lgN)，其中N是指?jìng)鬏斅窂降拈L(zhǎng)度。對(duì)于標(biāo)記方法，復(fù)雜度是指在任意給定時(shí)刻，數(shù)據(jù)包攜帶的標(biāo)記數(shù)目；對(duì)于日志記錄方法，復(fù)雜度是指

5、傳輸路徑中對(duì)此數(shù)據(jù)包做過(guò)日志記錄的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。
　　 (2)一種層級(jí)式的溯源追蹤解決方案。該方法同樣是結(jié)合標(biāo)記與日志記錄的溯源追蹤方法，但是我們將網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分為多個(gè)層次，數(shù)據(jù)包所攜帶的標(biāo)記信息是網(wǎng)絡(luò)中的層次信息，以及在每一個(gè)層次中數(shù)據(jù)包所處的網(wǎng)格位置。同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都記錄數(shù)據(jù)包所來(lái)自的層次、網(wǎng)格與發(fā)送節(jié)點(diǎn)，有了以上信息后，匯聚節(jié)點(diǎn)收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包后，便可以通過(guò)標(biāo)記信息定位數(shù)據(jù)包所處的網(wǎng)格位置，然后可以通過(guò)日志記錄信息快速定位攻

6、擊節(jié)點(diǎn)。
　　 (3)一種結(jié)合途中過(guò)濾與溯源追蹤方法的解決方案。傳統(tǒng)的途中過(guò)濾方案中匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證不通過(guò)便直接丟棄。我們考慮在數(shù)據(jù)報(bào)告中添加部分標(biāo)記信息，匯聚節(jié)點(diǎn)將沒(méi)有通過(guò)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)報(bào)告加入溯源追蹤集合中，收集到足夠多數(shù)據(jù)報(bào)告后，便可以進(jìn)行溯源追蹤操作。本方案結(jié)合了途中過(guò)濾與溯源追蹤的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，我們提出了一種更加均衡的分組方法及概率標(biāo)記方法，實(shí)現(xiàn)了更好的性能。
　　 本文對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中