移动传感器网络抗攻击定位算法研究

摘要

无线传感网络(WSN)定位技术作为一项关键支撑技术，已在理论上基本解决了静态和安全网络环境下的高精度、低损耗节点定位问题。近年来，随着移动无线传感网络(MWSN)的广泛应用，节点的移动性给定位技术带来新的难题，移动网络环境的多样性和复杂性使得定位所需的信标信息产生偏移和移动误差，MWSN与传统网络相比更容易受到来自网外的攻击和网内干扰，使得定位所依赖的锚节点可能被俘获而提供虚假定位参考信息，导致节点产生错误定位。因此，动态、非安全场景中传感器节点的安全定位问题亟待解决。为此，本文重点研究了基于蒙特卡罗的MWSN安全定位算法。 首先，在查阅现有相关文献的基础上，综述了国内外WSN定位技术和安全定位技术的研究现状，归纳了现有研究存在的不足。从静态WSN定位和MWSN定位两个方面展开介绍，重点剖析了三种典型的网络攻击模型，并对安全定位算法的基本策略进行总结，给出了MWSN安全定位技术的性能评价标准。 其次，作为MWSN定位的经典算法，详细介绍了蒙特卡罗定位算法(MCL)、蒙特卡罗盒定位算法(MCB)和多跳蒙特卡罗定位算法(MMCL)，并对三种移动节点定位算法从定位率、定位误差、锚节点密度和节点移动速度等多个因素进行仿真分析和性能评估。结合MWSN安全定位技术，针对欺骗攻击对MCL算法的影响展开研究，通过仿真验证了SecMCL安全定位算法的抗攻击性能。 再次，分析了虫洞攻击对MCB算法的影响，提出了一种改进的抗虫洞攻击安全定位算法(DeWMCB)，利用普通节点能否连续定位和锚节点距离限制完成虫洞攻击检测和伪锚节点隔离。仿真结果表明该算法能够在虫洞攻击环境中，提高定位算法的定位精度和定位率。 然后，首次详细分析了虫洞攻击对MMCL算法定位性能的影响，提出了一种基于标签的抗虫洞 MMCL 算法(LB-MMCL)。该算法通过节点邻居列表中的异常，依据距离约束和邻居节点消息唯一性原则，标记并区分虫洞两端受攻击的节点，断开虚假链路，以减轻虫洞攻击的影响，达到抵御攻击的目的。仿真结果表明，无需额外硬件辅助，LB-MMCL算法能有效抵御虫洞攻击，改善节点定位精度和定位率。 最后，对论文开展的研究工作进行总结，并对后续研究内容给出了建议。

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