无线传感器网络基于簇内信息的异常检测算法

摘要

无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，简称WSN)是一种综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式处理技术和无线通信技术的新一代网络，有着广泛的应用前景。WSN在很多应用下有较高的安全要求，比如在军事领域和商业领域，然而，由于无线传感器节点本身硬件能力的一些限制，导致了无线传感器网络面临比传统网络更加严峻的安全问题。因此，安全问题成为无线传感器网络研究的一个重要方面。 在文章中，首先介绍了无线传感器网络，结构和协议的基本概念和特点，然后介绍了目前无线传感器网络自身存在的问题。在此基础上，又介绍了无线传感器网络常见的几种入侵的方式，并探讨了传感器网络的几个重要参数(节点能量，RSSI接收信号强度，邻居列表)。 提出一种基于簇内信息的攻击检测的安全算法，使用LEACH协议(S-LEACH)。本文提出了一种基于能量信息RSSI，邻居列表的异常监测。此方案通过使用节点能量消耗信息，RSSI，邻居列表来作为检测无线传感器网络中的异常的节点的重要判定条件，提高了节点安全通信。通过仿真分析表明，在需要低能耗低计算的无线传感器网络中可以有效的检测出，一些以消耗网络能量为目的入侵，该协议根据节点能量，接收信号强度值和邻居列表综合判断传感器网路中的HELLOflood攻击和Sybil攻击；同时针对簇头节点和簇内节点的攻击，分别设计了两种检测方法，提高了检测精度。最后在NS软件中建立了WSN真实网络空间的Jakes信道模型，利用该模型验证了S-LEACH协议的安全性，相比传统LEACH协议，新协议能较有效抵御针对LEACH的典型攻击，并且具有很好的实用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1课题研究背景和意义

2现状

3相关工作

4本文组织

第一章无线传感器网络概述

1.1节点的基本结构

1.2无线传感器网络的特征

1.2.1无线传感器网络的特点

1.2.2与无线自组织(Ad-hoc)网络的差别

1.2.3无线传感器网络节点的设计目标

1.3无线传感器网络系统及其协议体系结构

1.3.1拓扑控制技术

1.3.2 MAC协议

1.3.3层次型拓扑控制

1.4本章小结

第二章无线传感器网络的安全概述

2.1无线传感器网络自身在安全方面的弱点

2.1.1无线传感器网络自身的弱点

2.1.2无线传感器网络极易遭受各种攻击

2.2无线传感器网络的安全问题

2.3无线传感器网络的安全体系

2.4无线传感器网络的安全需求

2.5典型路由协议及其安全隐患

2.5.1基于位置的路由协议(Geographic Routing)

2.5.2层次式路由协议(Clustering Based Protocols)

2.5.3定向扩散(Directed Diffusion)

2.5.4传闻路由(Rumor Routing)

2.6网络层的攻击和防御

2.7本章小结

第三章传感器节点的关键参数

3.1节点的能量

3.1.1无线传感器网络能效通信协议

3.1.2基于多径的能量感知路由

3.2节点的接收信号强度

3.2.1基于RSSI的距离的实际的计算

3.3节点的覆盖

3.3.1确定性覆盖

3.3.2随机覆盖

3.3.3簇与成员节点的覆盖

3.4本章小结

第四章无线传感器网络异常检测算法

4.1能量消耗模型

4.2基于LEACH协议攻击检测算法

4.2.1成员节点的检测

4.2.2簇头节点的检测

4.3本章小结

第五章一种基于簇内信息的异常检测算法仿真

5.1仿真环境设置

5.2仿真过程及数据分析

5.2.1仿真节点能量消耗

5.2.2节点距离与检测误差的关系

5.2.3 S-LEACH能量开销分析

5.3本章小结

结束语

致谢

参考文献

作者在硕士研究生期间发表的论文