物联网数据通信安全机制的研究

摘要

随着计算机水平和通信技术的飞速发展，物联网在电子商务、电力监控、军事国防等机密领域的应用越来越广泛，信息的共享与交换占据着越来越重要的地位,随之而来的信息安全问题逐渐成为影响网络稳定、用户隐私、数据传播的原因之一。数据通信是主要的信息交换方式，保障物联网中数据通信的安全性至关重要。无线传感器网络是物联网的重要组成部分，其面临着诸如泛洪攻击、选择性转发、Sybil攻击等多种攻击的威胁。保障无线传感器网络的安全是实现物联网安全数据通信的必要条件。
　　结合无线传感器网络中LEACH路由协议的特点，在入侵检测方面进行研究，设计出一套可以抵御常见网络攻击的安全机制，通过间隔规则、重复规则、无线电传输范围规则、转发规则等既定规则实现入侵检测。并且运用数学建模方法将网络中的能量耗散定量地表示出来，证明引入安全机制对LEACH协议在能量耗散方面的影响是可以接受的。
　　针对无线传感器网络中Sybil攻击问题，重点研究了Sybil攻击的轻量级检测方法，指出了经典的通过四点比值判断的 RSSI检测算法中存在的漏洞，并通过数学推理和仿真实验证明了该漏洞的存在。结合LEACH协议的特点，经过详细地算法分析，提出了相应的改进方法，弥补了原算法的漏洞，有效降低了Sybil攻击的误判率，提高了这种轻量级入侵检测方法中Sybil攻击检测的准确性。
　　最后研究改进轻量级 Sybil攻击检测方法——三点定位检测方法。筛选出RSSI值近似相同的节点 ID号，与邻居节点的情况进行比较，只要有三个监控节点（所有监控节点不在一条直线上）筛选出的传感器节点ID相同，便可确定发生了Sybil攻击。该方法还可以定位 Sybil攻击节点的位置，便于在检测到攻击后及时清除恶意节点，保障网络安全。
　　综上所述，通过研究无线传感器网络的入侵检测技术，形成一套安全机制，进一步提高了物联网数据通信的安全性。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 WSN安全问题国内外研究现状

1.3论文的主要工作

1.4本文的组织结构

第2章 无线传感器网络相关理论研究

2.1 无线传感器网络体系结构

2.2 LEACH路由协议

2.3 无线传感器网络攻击

2.4 入侵检测技术研究

2.5 自由空间传播模型

2.6 阿波罗尼斯圆

第3章 基于LEACH的入侵检测机制

3.1 LEACH安全性分析

3.2 LEACH改进后的运行过程

3.3 监控机制

3.4 关于能耗的数学建模

3.5本章小结

第4章 Sybil攻击入侵检测改进

4.1 Sybil检测四点比值法

4.2 Sybil检测三点定位法

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢