無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信任機(jī)制研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks）常被部署在無人區(qū)域或是敵對區(qū)域，由于其無線多跳的傳輸方式，容易遭受各種路由攻擊、虛假數(shù)據(jù)注入或篡改攻擊。而傳統(tǒng)的身份信任如密碼技術(shù)，身份認(rèn)證等靜態(tài)安全技術(shù)不能解決由內(nèi)部具有合法身份的妥協(xié)節(jié)點(diǎn)所發(fā)起的各種攻擊?；跉v史行為監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)的行為信任是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可信路由和可信數(shù)據(jù)融合的必要補(bǔ)充。
　　為了解決分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)選擇性轉(zhuǎn)發(fā)路由攻擊，以及數(shù)據(jù)融合過程中可能產(chǎn)

2、生的虛假數(shù)據(jù)注入或篡改攻擊，本文在以下幾個(gè)方面做了相關(guān)研究：
　　1.針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊問題，提出了一個(gè)基于行為信任的可信路由機(jī)制。構(gòu)建了不考慮合謀攻擊的混合策略靜態(tài)博弈算法，并研究了該混合策略靜態(tài)監(jiān)聽-轉(zhuǎn)發(fā)博弈的支付矩陣，納什均衡，以該靜態(tài)博弈為基礎(chǔ)博弈的重復(fù)博弈的隨機(jī)反應(yīng)均衡（Quantal Response Equilibrium）。通過該博弈算法來決定發(fā)送節(jié)點(diǎn)的監(jiān)聽策略，采集可疑節(jié)點(diǎn)的路由信任值。

3、　　為了解決實(shí)際無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中不可靠無線信道中的選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊問題，構(gòu)建了一個(gè)在不可靠的無線鏈路中適用的基于連續(xù)監(jiān)聽策略的監(jiān)聽-轉(zhuǎn)發(fā)博弈算法來確定監(jiān)聽策略。采用連續(xù)策略，監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)的策略不再是只有睡眠或是監(jiān)聽固定時(shí)長兩個(gè)純策略，而是通過博弈在一個(gè)連續(xù)的區(qū)間內(nèi)選擇策略，確定監(jiān)聽時(shí)長，在監(jiān)聽能耗和丟包判定的假陽性結(jié)果之間得到平衡。論文研究了該連續(xù)策略靜態(tài)監(jiān)聽-轉(zhuǎn)發(fā)博弈的支付矩陣，最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)，納什均衡和以該靜態(tài)博弈為基礎(chǔ)博弈的重復(fù)博弈的隨機(jī)

4、反應(yīng)均衡等。
　　2.針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的合謀選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊問題，為路徑丟包概率高于門限值的可疑路徑中的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建了二階段動(dòng)態(tài)博弈算法來采集節(jié)點(diǎn)的路由信任值。在二階段的動(dòng)態(tài)監(jiān)測-轉(zhuǎn)發(fā)博弈中，使用喚醒機(jī)制喚醒發(fā)送節(jié)點(diǎn)的另一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)來監(jiān)聽它的路由路徑中下下跳節(jié)點(diǎn)是否收到了數(shù)據(jù)包，從而節(jié)省無線監(jiān)聽能量并發(fā)現(xiàn)可能存在的合謀攻擊。研究了該二階段動(dòng)態(tài)監(jiān)聽-轉(zhuǎn)發(fā)博弈的支付矩陣，納什均衡，其重復(fù)博弈的隨機(jī)反應(yīng)均衡（Quantal Respons

5、e Equilibrium），并分別在不同參數(shù)下進(jìn)行了仿真分析與比較。
　　3.在簇樹結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合過程中，為了得到可靠的二次數(shù)據(jù)融合結(jié)果，降低具有某方面缺陷的簇頭節(jié)點(diǎn)的融合權(quán)值，研究了一個(gè)基于變權(quán)模糊綜合評判的簇頭節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合信任值的計(jì)算方法。簇頭節(jié)點(diǎn)不同的時(shí)間延遲、數(shù)據(jù)量和節(jié)點(diǎn)誠實(shí)度都會影響到其數(shù)據(jù)融合信任值的大小。但是各因素的影響力不是固定不變的，而是隨著各因素的評判值的變化而改變。通過提高在模糊綜合評判算法中

6、具有過低評價(jià)值的因素的權(quán)值來提高該因素在綜合評判算法中的影響，從而使得計(jì)算得出的具有該缺陷的簇頭節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合信任值減小，降低了它對整體二次融合結(jié)果的影響。
　　4.為了可靠的存儲數(shù)據(jù)融合過程中得到的簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合聲望值，研究了一個(gè)基于分布式哈希表的分區(qū)雙向Chord協(xié)議（DDChord）來分布式地存儲網(wǎng)絡(luò)中各簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合聲望值。為了解決簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合聲望值在自身存儲帶來的可信性問題或是在基站集中式存儲帶來的訪問瓶頸問

7、題，采取了簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)信任值的集中式存儲和簇頭節(jié)點(diǎn)聲望值的分布式存儲并存的機(jī)制。為了避免將簇頭節(jié)點(diǎn)聲望值哈希到距離二次匯聚節(jié)點(diǎn)過遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)上從而造成較多跳數(shù)的信息傳輸，DDChord對整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分區(qū)，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合聲望值在所屬的區(qū)內(nèi)進(jìn)行哈希存儲。仿真結(jié)果表明，在WSN中節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多時(shí)，跨區(qū)查詢比區(qū)內(nèi)查詢次數(shù)要少的多，DDChord可以得到比傳統(tǒng)Chord協(xié)議有更少的聲望值平均查詢時(shí)間。
　　結(jié)合了信任機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)