WSN中基于协议的低速率拒绝服务攻击和防御研究

摘要

无线传感器网络是21世纪最有发展潜力的技术之一,已逐渐成为国内外的研究热点。无线传感器网络的能量受限给其带来了新的安全漏洞,拒绝休眠攻击就是一类致力于快速耗尽节点能量的特殊拒绝服务攻击。若攻击者利用协议的漏洞发起攻击,则危害性更大,对这类攻击进行研究对于确保无线传感器网络的安全应用具有非常重大的意义。本文重点研究了基于协议的低速率拒绝服务攻击。
　　S-MAC协议是最早引入休眠机制的无线传感器网络 MAC协议,是最典型的能量有效性 MAC协议,受到了广泛的关注。在深入分析其安全漏洞的基础上,论文提出了一种利用其同步机制漏洞发起的低速率拒绝休眠攻击方法,并建立了基于 Markov的节点平均寿命模型对攻击的性能进行分析。此外,针对上述攻击,论文提出了一种基于 SYNC过滤的防御方法。通过 NS2仿真平台,验证了攻击的危害性和防御机制的有效性。
　　IEEE802.15.4协议的低功耗、支持实时应用等特点与无线传感器网络的应用需求吻合,也已经成为无线传感器最重要的协议之一。论文对其安全漏洞进行了详细分析,并在此基础上提出了两种利用信标广播漏洞发起的低速率拒绝服务攻击。其中一种为拒绝休眠攻击;另一种是致力于破坏节点间同步的同步攻击。最后,在 NS2平台下验证了其攻击的危害性。
　　在总结以上低速率拒绝服务攻击共同特点的基础上,论文对其防御进行了需求分析,并提出了一个基于簇的防御方案,该方案通过设计一个基于簇的控制包广播认证机制来抵御此类攻击。通过对其开销和安全性的分析,证明了此防御方法能够在较低的通信开销、存储开销和计算开销下,有效抵御本文所研究的基于协议的低速率拒绝服务攻击。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景

§1.2 研究目的和意义

§1.3 论文的主要研究工作及创新点

§1.4 论文的组织结构

第二章 WSN MAC 协议及其安全现状

§2.1 无线传感器网络概述

§2.2 WSN 能量有效 MAC 协议

§2.3 S-MAC 协议及其安全

§2.4 IEEE 802.15.4 MAC 协议及其安全

§2.5 本章小结

第三章 基于 S-MAC 的 LDoS 攻击和防御研究

§3.1 LDoS 攻击原理与实施方法

§3.2 模型分析

§3.3 防御机制设计

§3.4 基于 NS2 的仿真实验

§3.5 本章小结

第四章 基于 IEEE802.15.4 的 LDoS 攻击研究

§4.1 LDoS 攻击原理与实施方法

§4.2 拒绝休眠攻击防御机制设计

§4.3 基于 NS2 的仿真实验

§4.4 本章小结

第五章 基于协议的 LDoS 攻击防御方案设计

§5.1 防御需求分析

§5.2 WSN 中的广播认证

§5.3 LDoS 攻击防御方案设计

§5.4 方案分析

§5.6 本章小结

第六章 总结

§6.1 全文总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果