无线传感器网络非正常节点识别机制与算法研究

摘要

无线传感器网络集成了无线网络、现代传感器和嵌入式系统三大核心技术，为人们与周围物理环境的自主交互提供了新的平台和解决方法。它可以广泛应用于实时自主监控和目标远程追踪等军事与民用的许多领域。其应用场景有些是对人具有危险性(如化工领域)的环境，有些是具有敌对性(如交战双方的战场)的场景。因此，对于自主运行的无线传感器网络来说，安全性是非常关键、也是必不可少的特性。
　　 本文在介绍无线传感器网络的基本概念和无线传感器网络的安全问题及其国内外研究现状基础上，分析了无线传感器网络恶意节点攻击类型，重点研究了针对Sybil攻击和选择性转发攻击的恶意节点识别机制。
　　 一种是基于MDS-MAP定位算法的Sybil攻击节点识别机制，这种机制是在无安全机制MDS-MAP定位算法的基础上，根据Sybil进攻节点伪装为其他节点的特点，利用邻居节点的距离信息，找出两个或者两个以上离其他三个邻居节点距离分别相等的节点，这个节点便确认为Sybil进攻节点。通过仿真，可以得出根据第一种机制，在存在误差的情况下，有较高的正确率，并且该算法在能耗上与原始MDS-MAP算法没有明显增加。
　　 另一种是基于层次路由的选择性转发攻击识别机制，该机制针对层次路由中最为重要的簇头节点进行识别，把一部分普通节点视为监控节点，每个监控节点收集簇头节点数据包并且转发给另一个簇头，由另一个簇头判断是否为选择性转发攻击节点。根据第二种机制，当网络中恶意节点较多时，也有较高的正确率。而且随着网内节点数的增多，检测正确率明显提高，证明该识别方案更适合大型传感器网络。
　　 本文对恶意节点确认技术展开了深入的研究，并针对Sybil攻击和选择性准发攻击提出了恶意节确认解决方案，为无线传感器网络提供了有力的安全保障。