基于信任机制的无线传感器网络安全研究

摘要

在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)中,由于传感器节点资源受限、网络部署环境恶劣等因素,导致传感器网络安全问题越来越多。基于密钥的安全方案能够有效的抵御来自网络外部攻击,却无法解决因节点被俘获而发生的内部攻击；为解决网络内部攻击而设计的信任管理方案在解决该问题时存在着天然的优势。如何将两者结合,组成完整的安全方案是本文有待解决的一个关键问题。同时,现有的信任管理方案侧重信任管理框架设计,而忽略信任管理中能耗最大的监控模块,使得现有的信任方案存在着能耗过大,安全服务QoS不高等问题。因此,如何在保证信任管理质量的基础上,有效降低能耗,也是本文有待解决的关键问题之一。
　　 针对上述问题,本文主要完成的工作有:
　　 1、首先对WSNs的体系结构、节点的结构,以及WSNs区别于传统网络的特性做了简单的描述,对WSNs所面临的安全威胁和防御策略进行了分析和总结,给出在这种特定的网络环境下应该考虑的安全目标。
　　 2、针对WSNs态密钥分配方法中存在的共谋问题,提出了一种基于信任的动态密钥分配方案,将信任机制引入动态密钥管理过程中,以节点的信任值作为判断被俘节点的依据,主动监测被俘节点,并及时将其逐出网络密钥安全体系,动态保持密钥分布的可信环境。仿真结果表明,该方案有效解决了网络节点的共谋问题。
　　 3、分析目前现有信任管理方案的QoS,指出目前的信任管理方案在能耗、可扩展性、通信负载、计算复杂度等方面存在较大的改善空间,在此基础上,提出了一种高效的信任管理方案。通过节点的随机监听机制,获得节点行为数据,并根据每个节点当前的信任值完成信任合成和信任更新,并将信任数据应用于GEAR路由选择过程中。仿真结果表明该方案实现信任管理安全的同时,也降低系统的能耗。