无线传感器网络SDV-HOP安全定位算法

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随着科学技术发展的深入和社会实践发展的需要,无线传感器网络在现实生活中的应用越来越广泛。在传感器网络中,传感器节点的位置信息至关重要,一直以来许多的科学家们都致力于传感器网络定位技术的研究,在定位精度方面取得了很大的研究成果,然后随着无线传感器网络的大量使用,其面临的安全问题也越来越突出。而安全准确地得到节点的位置信息是网络构建和维护、监测事件定位、目标跟踪等功能实现的前提和基础。无线传感器网络中的安全定位系统的研究是一项很有挑战性并且具有广泛应用前景的课题。本课题首先研究了无线传感器网络节点定位技术,详细分析了节点定位技术的性能评价标准,并在此基础上从基于测距定位的安全隐患和基于无需测距定位的安全隐患两个方面深入研究了无线传感器网络的安全隐患及安全定位机制。另外还详细分析了虫洞攻击、重放、伪造、篡改攻击、女巫攻击、改变测量距离攻击等对传感器网络定位的影响以及相应的防御手段。为了为实现系统的安全定位,本课题还研究了现有的具有典型性的安全定位机制,如:Beacon Suite安全定位算法、SPINE. ROPE. Bilateration安全定位算法、LAD安全定位算法等。本课题深入研究了基于无需测距算法中的DV-HOP定位算法,对传统DV-HOP算法的算法流程、误差来源、定位精度、以及所面临的安全隐患及外界干扰进行了详细分析。针对其定位精度较低且容易受到虫洞攻击和阻塞攻击等缺点提出的一种新的无线传感器网络安全定位算法SDV-HOP。该算法首先在距离矢量交换协议中加入一种基于对称密码的加密和认证方案来防御伪装攻击,在通信中的密钥商定阶段,节点与邻居节点通过各自持有的密钥组共同生成一个密钥用于通信,信标节点身份验证是伴随在通信加密和传输的过程中的,由于初始密钥随机分配,因此即使攻击者劫持了部分节点,也无法推断出其余节点间的通信密钥;其次针对虫洞攻击和阻塞攻击引入基于安全处理的平均跳距估计算法,通过对跳距的判断和比较筛选出合适的每跳距离值,并用加权平均的方法得到一个有效的跳距值,从而有效的避免了虫洞攻击所带来的误差和错误。最后通过在Matlab仿真平台上对算法的仿真实验,验证了此安全定位算法不仅具有较高的定位精度还能够有效的防止和抵御外来攻击,具有很高的安全性能。
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