基于蟲洞鏈路檢測的WSN安全定位算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在被監(jiān)控區(qū)域后，未知節(jié)點(diǎn)的定位大多都是依據(jù)無線通信的某些物理屬性(如時(shí)延、功耗、相位差、轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)等)來確定位置關(guān)系。然而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜多變，節(jié)點(diǎn)自身的諸多脆弱性，使得節(jié)點(diǎn)定位過程很容易遭受來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和外部的攻擊。未知節(jié)點(diǎn)無法鑒別定位信息的正確性，本身難于檢測和防御惡意定位攻擊，而錯(cuò)誤的定位結(jié)果使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)變得毫無意義，進(jìn)而破壞網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的有效性，因此如何實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的安全定位是一個(gè)非常值得研究的問題。
　　本

2、文針對傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題，以DV-Hop定位算法為基礎(chǔ)，詳細(xì)地分析了蟲洞攻擊的本質(zhì)原理，結(jié)合蟲洞鏈路檢測、平均跳距的修正提出了一種基于鏈路最短跳數(shù)和距離雙重驗(yàn)證機(jī)制的抗蟲洞攻擊定位算法。其主要研究工作可歸納如下：
　　(1)介紹了WSN的基本知識(shí)，未知節(jié)點(diǎn)定位原理，網(wǎng)絡(luò)所面臨的安全問題。對DV-Hop定位算法、蟲洞攻擊進(jìn)行了深入地了解。
　　(2)針對蟲洞攻擊破壞網(wǎng)絡(luò)正常路由，造成節(jié)點(diǎn)間跳數(shù)混亂，影響平均跳距計(jì)算、距離估算

3、的低定位精度問題，其他改進(jìn)算法采用了三角形法則、RIT機(jī)制對蟲洞攻擊進(jìn)行檢測與處理以達(dá)到提高節(jié)點(diǎn)定位精度的目的，然而改進(jìn)算法對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量與分布要求較高，沒有考慮節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)分布帶來的節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)與平均跳距計(jì)算誤差，對蟲洞鏈路影響跳數(shù)問題的處理采用向上取整機(jī)制沒有考慮長蟲洞鏈路帶來的節(jié)點(diǎn)誤差，綜合上述問題本文提出一種了基于跳數(shù)和距離雙重驗(yàn)證機(jī)制的安全定位算法。該算法主要通過錨節(jié)點(diǎn)間歐氏距離、通信半徑的確定性，剔除蟲洞鏈路對網(wǎng)絡(luò)平均跳距計(jì)算

4、的影響，根據(jù)三點(diǎn)構(gòu)成直線或者三角形關(guān)系的基本準(zhǔn)則，通過未知節(jié)點(diǎn)、最近錨節(jié)點(diǎn)與其他各錨節(jié)點(diǎn)之間鏈路跳數(shù)、估算距離構(gòu)成的直線或者三角形關(guān)系完成蟲洞鏈路檢測。主要利用三點(diǎn)之間鏈路跳數(shù)的角度關(guān)系、余弦定理消除蟲洞鏈路對距離估算的影響。針對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布不均，局部環(huán)境的平均跳距各不相同的情況，通過網(wǎng)絡(luò)整體平均跳距與局部錨節(jié)點(diǎn)計(jì)算所得的平均跳距的加權(quán)處理，使修正平均跳距更符合實(shí)際情況，選取合理的錨節(jié)點(diǎn)，完成定位提高未知節(jié)點(diǎn)的定位精度。
　　(3

5、)通過Matlab2013a平臺(tái)進(jìn)行算法仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果表明該算法當(dāng)蟲洞與錨節(jié)點(diǎn)百分比達(dá)到90％以上時(shí)，相比于沒有應(yīng)對策略的原DV-Hop算法結(jié)果的不確定性，其誤差只有60%，充分說明了所提算法抗蟲洞攻擊的有效性。當(dāng)蟲洞與錨節(jié)點(diǎn)的百分比50%以下時(shí)，本文算法的節(jié)點(diǎn)定位誤差為44%左右，較其他文獻(xiàn)改進(jìn)算法的52%，定位精度提高了8%左右，定位結(jié)果趨近于正常情況，充分說明了算法定位性能的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法可以充分利用節(jié)點(diǎn)之間協(xié)