【摘要】：無線傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量傳感器節(jié)點構(gòu)成的具有自組織、多跳傳輸?shù)忍卣鞯木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),為具有感知功能的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建提供了技術(shù)基礎(chǔ),應(yīng)用前景廣闊。然而,受限于WSN自身的安全脆弱性,其面臨著諸多待解的突出問題,如何建立安全高效的WSN路由就是其中之一。近年來發(fā)展起來的云理論為WSN安全路由問題的解決提供了可能。本文研究了WSN安全路由協(xié)議,針對在WSN路由中可能面臨的惡意節(jié)點攻擊問題,提出了基于信任云的安全路由算法TC-SRA(the Trusted Cloud-based Secure Routing Algorithm)。本文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作主要包括:1.從無線傳感網(wǎng)特點以及應(yīng)用出發(fā),分析了WSN所面臨的安全問題,并重點研究了WSN路由所面臨的攻擊以及解決方法和常見的無線傳感網(wǎng)絡(luò)安全路由算法,為后續(xù)的課題研究奠定了基礎(chǔ)。2.提出面向WSN的信任云節(jié)點構(gòu)建方法,建立起基于普通節(jié)點、簇頭節(jié)點、信任云節(jié)點和Sink節(jié)點的簇化層次型無線傳感網(wǎng)絡(luò)模型。WSN基于信任云節(jié)點監(jiān)測危害網(wǎng)絡(luò)安全的節(jié)點行為。3.所設(shè)計的算法根據(jù)節(jié)點區(qū)域密度和位置分級成簇,在進行簇頭節(jié)點和信任云節(jié)點選取時綜合考慮節(jié)點的剩余能量、節(jié)點的分布情況、節(jié)點之間的距離以及節(jié)點的信譽度。4.基于信任云的信任評估實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)的安全路由。在信任云節(jié)點的監(jiān)督之下識別和排除具有攻擊性的惡意節(jié)點,在進行路由選擇時綜合考慮節(jié)點之間的通信距離和節(jié)點的信譽度,實現(xiàn)能量高效的安全路由。仿真測試結(jié)果表明:提出的基于信任云的安全路由算法有助于解決無線傳感網(wǎng)路由安全問題,可以快速識別網(wǎng)絡(luò)中存在的惡意節(jié)點的連續(xù)攻擊和信任欺騙攻擊并將其排除網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)能量高效的安全路由管理。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：

絡(luò)通信的過程中，網(wǎng)絡(luò)路由中存在的惡意節(jié)點攻擊行為會影響網(wǎng)絡(luò)節(jié) 間 。 圖 5.3 顯 示 了 未 受 到 攻 擊 的 LEACH-C 和 受 到 攻 擊-C(Attacked-LEACH-C)以及受攻擊的信任云方案(TC-SRA)的節(jié)點存活比。由圖可以看出：在 LEACH-C 協(xié)議中，如果網(wǎng)路路由中不存在惡由攻擊，第一個正常節(jié)點死亡的時間約為 400s，當(dāng)路由中存在惡意節(jié)點的死亡時間在 260s 左右；本文方法 TC-SRA 在 170s 左右出現(xiàn)節(jié)點任評估機制發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)路路由中存在惡意節(jié)點攻擊行為，并將惡意節(jié)點，而不是真正的死亡節(jié)點，節(jié)點的真正死亡時間在 500s 左右；另一方死亡分布來看，LEACH-C 協(xié)議算法下的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在后期的每個時間亡，能量不均衡，而 TC-SRA 因為采用層級管理機制，在大約 500s 以節(jié)點死亡，實現(xiàn)了能量的負(fù)載均衡。

為了更好的評價所提出的路由方法的安全性，本文將從節(jié)點的信譽值變化、平均數(shù)據(jù)包的傳遞率以及惡意節(jié)點的檢測率三個方面進行對比分析。節(jié)點的的信譽值由節(jié)點的行為所決定。圖 5.5 顯示了當(dāng)無線傳感網(wǎng)路由中存在惡意節(jié)點進行連續(xù)攻擊時節(jié)點信譽值的變化；本文中信任閾值設(shè)定為 0.3。節(jié)點 1是正常節(jié)點，節(jié)點 2 與節(jié)點 79 是連續(xù)攻擊節(jié)點。由圖可見，正常節(jié)點 1 由于在按照路由傳遞數(shù)據(jù)時的通信行為正常所以可信度較高，信譽值維持在 1 附近，異常連續(xù)攻擊節(jié)點 2 從 50s 開始發(fā)起攻擊，節(jié)點 79 從 100s 后開始發(fā)起攻擊，TC-SRA 算法

再參與路由。圖 5.5 TC-SRA 算法中連續(xù)攻擊節(jié)點的信譽值變化圖 5.6 顯示了當(dāng)無線傳感網(wǎng)路由中存在惡意節(jié)點進行信任欺騙攻擊時節(jié)點信譽值的變化。節(jié)點 1 和節(jié)點 4 是正常節(jié)點，節(jié)點 22 是進行信任欺騙攻擊的節(jié)點。由圖可知，正常節(jié)點的行為可能會因為環(huán)境等因素的影響發(fā)生一定變化，TC-SRA 算法下其信譽值也有所波動，但整體波動較小且高于信任閾值；相比之下，節(jié)點 22 為達到欺騙目的行為反復(fù)變化，TC-SRA 算法下其信譽值反復(fù)波動，整體信譽值一直下降直至 390s 左右降到信任閾值以下，被判定為惡意節(jié)點，將被移除網(wǎng)絡(luò)不再參與路由。

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本文編號：2787281