無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全評估模型研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是由大量體積小、價格便宜、具有無線通信和監(jiān)測能力的傳感器節(jié)點組成的，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，WSN在軍事、商業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但是信息傳播媒介的開放性和惡劣的部署環(huán)境，給WSN的安全帶來了極大隱患，嚴重制約著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
　　 路由和拓撲控制是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的重要部分。因此，建立有

2、效的WSN路由安全評估模型和拓撲的安全性定量評估模型，提高路由和拓撲控制的安全性，有效控制風(fēng)險，將成為研究的新熱點。WSN的路由安全和拓撲安全性評估，有重要的意義。一方面，有效的網(wǎng)絡(luò)攻擊評估準則和檢測方法，可以促進WSN網(wǎng)絡(luò)生存能力的提升，從而提高系統(tǒng)應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下各種攻擊的能力。另一方面，在應(yīng)對來自敵方的惡意攻擊時，路由攻擊評估技術(shù)和拓撲安全性評估可以為網(wǎng)絡(luò)反擊提供合適的應(yīng)對策略。如何建立合適的安全評估模型，使得評估結(jié)果客觀真實，是研

3、究的重點。
　　 本文主要通過建立基于攻擊效果的路由安全評估模型和基于隨機過程的拓撲安全評估模型，對WSN的路由和拓撲安全性進行評估，并通過模型仿真，證實模型的有效性。主要工作包括：
　　 (1)針對現(xiàn)有安全評估模型的不足，提出了基于攻擊效果的安全評估模型。根掘路由攻擊前后網(wǎng)絡(luò)安全性能的變化，提出了“網(wǎng)絡(luò)安全熵”的概念，選取并簡化能客觀真實地反應(yīng)安全性的安全評估指標，分析了網(wǎng)絡(luò)安全熵的計算方法。利用概率方法進行統(tǒng)計，確定

4、節(jié)點的安全度，對安全指標進行歸一化處理，通過模型觀察攻擊效果，評估網(wǎng)絡(luò)的安全性，提升WSN網(wǎng)絡(luò)安全評估的能力。
　　 (2)考慮節(jié)點的信譽建立路由信譽評估模型。根據(jù)各節(jié)點測量的數(shù)據(jù)的異常程度的分析將節(jié)點分類，建立信譽函數(shù)，通過節(jié)點的正向信任值、負面信任值及經(jīng)驗信任值來表示節(jié)點的信譽度。通過信譽的傳輸和迭代過程，建立路由的信譽度模型。實例分析表明，通過高信譽度路由的選擇，可以有效防止惡意節(jié)點，提高路由的安全性。
　　 (3

5、)針對入侵攻擊，設(shè)計基于隨機過程的拓撲安全性定量評估模型，以分析拓撲的安全性能。該模型避免對不同入侵威脅進行描述建模的復(fù)雜性，簡化了模型設(shè)計。利用DTMC技術(shù)求解安全性的各項指標，得出拓撲機密性和平均安全時間兩個描述拓撲安全性的屬性。
　　 (4)采用網(wǎng)絡(luò)仿真平臺TinyOS進行路由和拓撲結(jié)構(gòu)的生成，建立從源節(jié)點到目標節(jié)點的傳輸路徑。對攻擊進行仿真，并且統(tǒng)計所需要的數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果輸入到評估模型仿真工具MATLAB，對在攻擊