无线传感器网络环境下的信任模型及其应用研究

摘要

集传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术于一体的无线传感器网络以其低廉的价格、便利的部署方式有着广泛的应用前景。无线传感器网络具有自组织、以数据为中心、分布式合作等网络特性；传感器节点在计算、存储、带宽、能量等方面是资源有限的，并且在感知数据的同时还要承担路由的功能，这些都使得无线传感器网络面临很多新的安全威胁，为实现网络安全带来了新的挑战。信任模型作为传统安全机制的一个补充，可以从更高的层面上实施安全策略，通过信誉机制规范实体行为，是解决无线传感器网络安全问题的有效途径。本文正是在上述背景下针对信任模型及其应用展开的探索性研究。
　　 本文一方面从身份信任的角度出发，借鉴无线传感器网络的安全框架，提出了一种基于SPINS的层次型信任模型。该模型假设每个传感器节点与基站共享对称密钥，在网络初始阶段成簇过程中需要基站的统一认证，在数据传输阶段需要向基站发送定时live消息以表明该节点有效。模拟实验表明：该模型能有效抵抗内部网络攻击而并没有引起过多的能量消耗。另一方面，借鉴社会关系网络中的推荐思想，从行为信任的角度提出了一种基于动态推荐的主观逻辑信任模型。该模型将推荐机制引入主观逻辑信任模型，在簇头节点之间提供推荐信任机制，使得对簇成员节点的信任评估在簇头间可靠轮转和增量累积。模拟实验表明：该模型能有效剔除节点发送的虚假数据和准确识别出失效节点。
　　 最后，本文从应用的角度出发，针对上述信任模型在无线传感器网络路由系统的应用，提出了一种可信LEACH协议(LEACHTM)，协议将身份信任和行为信任有机结合，利用信任模型得到量化的节点信任值。仿真实验结果表明：LEACHTM能够提供可信数据服务，并且引入安全机制所带来的影响是可以接受的。