無線傳感器網(wǎng)絡安全路由關鍵技術研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡以其獨有的特性和重要的價值被逐漸應用到國民生活的各個領域。路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡感知信息傳輸和匯聚的基礎，由于無線傳感器網(wǎng)絡自身的特性以及應用環(huán)境的復雜性，保證路由協(xié)議的安全性成為無線傳感器網(wǎng)絡中一項重要的支撐技術，直接影響到無線傳感器網(wǎng)絡對周圍物理世界監(jiān)測的質(zhì)量。有限的計算能力、存儲能力和通信能力限制了無線傳感器網(wǎng)絡安全路由技術的發(fā)展，本文以保證路由協(xié)議的安全性，同時減少和均衡傳感器節(jié)點的能量消耗，延長網(wǎng)絡生存

2、時間為主要設計目標，對無線傳感器網(wǎng)絡安全路由問題進行了詳細分析和深入研究。本文的主要貢獻可概括如下:
　　(1)研究了無線傳感器網(wǎng)絡容忍攻擊的安全位置發(fā)現(xiàn)問題，提出了基于一致度的抵御過半合謀攻擊的WSN安全位置發(fā)現(xiàn)算法。針對定位算法抵御攻擊的魯棒性差，以及算法效率較低的問題，以基于選舉的位置估計算法為基礎，首先提出基于一致度的加速策略，依據(jù)一致度對來自信標節(jié)點的位置參照進行排序以加快目標區(qū)域的收斂速度。為了抵御合謀節(jié)點發(fā)起的過半攻

3、擊，將已經(jīng)安全定位的非信標節(jié)點的位置信息引入到定位過程中，作為近似位置參照，并進一步提出了基于一致度的抵御過半合謀攻擊的安全位置估計算法。大量的仿真實驗結(jié)果表明，所提出的算法能有效抵御過半合謀攻擊，成功檢測并過濾惡意節(jié)點，提高定位結(jié)果的準確性。
　　(2)研究了無線傳感器網(wǎng)絡中源節(jié)點位置隱私保護問題，提出了基于扇形區(qū)域的源節(jié)點位置隱私保護路由算法。針對保護源節(jié)點位置隱私和路由算法效率之間的均衡問題，提出基于扇形區(qū)域的源節(jié)點位置隱私

4、保護路由算法。該算法利用扇形區(qū)域圓心角的大小控制路由路徑的方向，確保數(shù)據(jù)朝向匯聚節(jié)點的方向傳送，并采用隨機選取扇形子區(qū)域作為下一跳中繼節(jié)點可選區(qū)域的機制來實現(xiàn)源節(jié)點的位置隱私保護。同時，在選取中繼節(jié)點時兼顧所選節(jié)點與匯聚節(jié)點、源節(jié)點之間的距離，確保增強源節(jié)點位置隱私的同時能有效減少網(wǎng)絡能耗、提高路由算法的執(zhí)行效率。一系列仿真實驗結(jié)果表明，該路由算法能夠有效增強源節(jié)點位置隱私的安全性，并在能耗、時延、數(shù)據(jù)投遞率等方面具有相對較好的性能。<

5、br>　　(3)研究了基于博弈論的無線傳感器網(wǎng)絡安全路由問題，提出了基于合作策略的動態(tài)博弈路由算法。針對傳統(tǒng)的基于博弈理論的WSN安全路由機制存在的傳感器節(jié)點能耗不均衡問題，以及路由算法效率低下問題，提出了基于合作策略的動態(tài)博弈路由算法，建立激勵機制鼓勵自私節(jié)點積極參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并對不合作的節(jié)點進行懲罰，路由選擇過程中的每個發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點都可根據(jù)效用函數(shù)做出最優(yōu)決策，確保數(shù)據(jù)包沿著安全、高效、節(jié)能的路徑傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。仿真實驗結(jié)果表

6、明，上述機制能促使理性的自私節(jié)點積極參與路由協(xié)作，并能有效地提高網(wǎng)絡吞吐率，延長網(wǎng)絡生存時間。
　　(4)研究了基于聲譽機制的無線傳感器網(wǎng)絡安全路由問題，提出了基于聲譽機制的激勵節(jié)點合作的安全路由算法。針對傳統(tǒng)的基于聲譽機制的路由模型抵御環(huán)境等因素干擾的容錯性差的問題，提出基于聲譽機制的激勵節(jié)點合作的安全路由算法。在該算法中，每個傳感器節(jié)點監(jiān)視著其鄰居節(jié)點的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)行為，并與其他鄰居節(jié)點互相交換所觀測的信息。之后，傳感器節(jié)點綜合