本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) + 信任管理　； 參考：《北京交通大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：近年來,作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成之一,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究得到了進(jìn)一步的發(fā)展。然而,隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的擴展,其安全性需求也越來越迫切。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有信道開放、資源受限、分布式處理等特征,這些特征使其極易受到惡意攻擊,因而難以保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全機制主要基于加密和認(rèn)證技術(shù),復(fù)雜的加密算法和額外的計算開銷,并不適用于資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。此外,該類安全機制主要用于抵御網(wǎng)絡(luò)外部攻擊,無法有效解決由節(jié)點妥協(xié)或自私性引起的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部攻擊問題。在此前提之下,由于具有更低的計算復(fù)雜度和更高的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部攻擊抵御能力,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信任管理研究應(yīng)運而生。 本文立足于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信任管理關(guān)鍵技術(shù)研究,充分考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性,設(shè)計了具有高擴展性和靈活性的信任管理系統(tǒng)架構(gòu),并據(jù)此重點關(guān)注了多項存在于現(xiàn)有信任管理系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)性難題。具體地說,本文的主要工作和貢獻(xiàn)包括： (1)入侵檢測技術(shù)是信任管理架構(gòu)的基礎(chǔ),直接為信任評估提供計算節(jié)點信任值的證據(jù)信息。傳統(tǒng)入侵檢測系統(tǒng)并未考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有資源受限、中心基礎(chǔ)設(shè)施缺乏、網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境復(fù)雜等特征。針對上述問題,本文首先提出一種基于時隙分配和調(diào)度的檢測機制,通過對節(jié)點本地監(jiān)測時隙的管理減少網(wǎng)絡(luò)開銷。其次,該入侵檢測系統(tǒng)通過建立節(jié)點行為的特征模型,增強對各種攻擊行為的檢測能力,同時采用統(tǒng)計理論和規(guī)則匹配相結(jié)合的判決機制提升系統(tǒng)的檢測準(zhǔn)確率。最后,本文采用基于Q-Learning的自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法提升系統(tǒng)對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力。 (2)信任評估機制通常包含信任計算和信任數(shù)據(jù)采集兩個部分,是整個信任管理系統(tǒng)的核心。針對傳統(tǒng)信任計算方法大多未充分考慮信任度量基本性質(zhì)和設(shè)計原則的問題,本文首先設(shè)計了一種靈活、可擴展性強的信任計算架構(gòu)。隨后,本文根據(jù)信任計算架構(gòu)的分析結(jié)果,綜合考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征,提出了一種低復(fù)雜度、高可靠性、高安全性的信任計算方法。最后,針對現(xiàn)有信任數(shù)據(jù)采集機制開銷過大且未考慮節(jié)點自私性的問題,本文提出了一種基于信任請求包跳數(shù)限制和推薦信任困境博弈的信任數(shù)據(jù)采集方法,以減少信任數(shù)據(jù)采集過程中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)通信開銷,提升網(wǎng)絡(luò)的安全性。 (3)接入控制系統(tǒng)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全防御機制的重要組成之一。傳統(tǒng)接入控制機制通常需要依賴復(fù)雜的加密算法和中心認(rèn)證機構(gòu)完成對節(jié)點接入請求的處理過程。為了解決這個問題,本文提出了一種基于信任和風(fēng)險度量的分布式、細(xì)粒度接入控制模型。該方案的主要思想是將信任度量引入到接入控制系統(tǒng)中,根據(jù)新入網(wǎng)節(jié)點的信任值和角色分配,實現(xiàn)對節(jié)點的接入授權(quán)及訪問控制管理。此外,針對傳統(tǒng)接入控制機制在分布式環(huán)境下存在較強風(fēng)險性的問題,本文設(shè)計了一種基于中心度屬性的風(fēng)險函數(shù),用以評估授權(quán)新節(jié)點入網(wǎng)的風(fēng)險性,本地授權(quán)決策必須同時滿足信任和風(fēng)險評估的需求。最后,針對不同域內(nèi)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能存在不同接入控制策略的問題,提出了一種基于映射機制和組接入策略的跨域接入控制方法。 (4)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全防御機制的另一項重要組成部分,基于信任感知的安全路由協(xié)議也受到了越來越多的關(guān)注。為了抵御網(wǎng)絡(luò)中的各種攻擊行為,滿足路由協(xié)議的安全性需求,本文首先分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常見路由攻擊以及針對信任模型攻擊的行為特征,并根據(jù)分析結(jié)果提出了改進(jìn)的信任計算方法。此外,針對傳統(tǒng)信任感知路由大多未考慮信任度量和QoS度量區(qū)別的問題,本文綜合考慮兩者的不同特征,并利用Semirings數(shù)學(xué)理論設(shè)計了一種優(yōu)化的路由算法。最后,針對傳統(tǒng)信任路由適用性受限以及信任數(shù)據(jù)采集開銷較大的問題,本文提出了一種具有低開銷和高可擴展性的新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信任路由協(xié)議。
[Abstract]:In recent years , as one of the important components of Internet of Things technology , the research on wireless sensor networks has been further developed . However , with the development of wireless sensor network applications , the security needs of wireless sensor networks are becoming more and more urgent .

This paper is based on the key technology of wireless sensor network trust management , fully considers the characteristics of wireless sensor network , designs the trust management system architecture with high expansibility and flexibility , and focuses on the challenging problems existing in the existing trust management system . In particular , the main work and contribution of this paper include :

( 1 ) Intrusion detection technology is the foundation of trust management architecture and provides evidence information for computing node trust value directly for trust evaluation . The traditional intrusion detection system does not consider the characteristics of resource limitation , lack of central infrastructure and complex network deployment environment .

( 2 ) The trust evaluation mechanism usually contains two parts : trust calculation and trust data acquisition , which is the core of the whole trust management system .

( 3 ) Access control system is one of the important components of network security defense mechanism of wireless sensor . In order to solve this problem , a distributed and fine - grained access control model based on trust and risk measure is proposed . In order to solve this problem , this paper presents a kind of distributed and fine - grained access control model based on trust and risk measure .

( 4 ) As another important part of the network security defense mechanism of wireless sensor , the security routing protocol based on trust perception is more and more concerned . In order to resist various attack behaviors in the network and meet the security requirements of routing protocols , this paper first analyzes the common routing attacks of wireless sensor networks and the behavior characteristics of trust model attacks .

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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1 蔡紹濱;韓啟龍;高振國;楊德森;趙靖;;基于云模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)惡意節(jié)點識別技術(shù)的研究[J];電子學(xué)報;2012年11期

2 任豐原,黃海寧,林闖;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J];軟件學(xué)報;2003年07期

3 荊琦;唐禮勇;陳鐘;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信任管理[J];軟件學(xué)報;2008年07期

4 裴慶祺;沈玉龍;馬建峰;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)綜述[J];通信學(xué)報;2007年08期

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本文編號：1781426