无线传感器网络中的Sybil攻击研究

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无线传感器网络(Wireless Sensor Network),简称WSN网络,是由部署在不可控制区域中的大量成本低廉、资源受限的传感器节点组成,通过无线通信方式实现数据采集和传输的一种多跳自组织网络。近年来,随着其应用领域的不断扩展,应用中出现的问题也越来越多,其中安全攻击问题已经成为WSN网络大规模应用所面临的的最大挑战。在WSN网络中存在着许多威胁网络安全的攻击类型,女巫攻击(Sybil)是其众多攻击中一种最容易发起的基础攻击,它通常会与其他攻击类型结合起来对网络实施攻击,给WSN网络造成极大的破坏。本文在分析了现有Sybil攻击检测方法在节点能耗、节点计算量等方面不足的基础上,提出一种利用数字水印检测Sybil攻击的方法,其基本思想是:以节点身份ID作为水印信息,在数据传输过程中将该水印嵌入节点数据,等数据传输到汇聚后再提取出水印。然后计算实际身份II)与提取身份ID的匹配率,将匹配率与设定的匹配率阈值进行比较,从中找出不满足匹配率阈值的节点即为Sybil攻击节点。通过仿真实验,可以发现本方案不仅可以提高Sybil攻击节点的检测率,减少数据信息的出错率,更能降低检测过程中的能耗和计算量,从而延长WSN网络的生命周期。定向扩散路由算法(DD)是WSN网络中特有的一种算法,它以数据为中心,通过查询机制实现路由,但是由于缺乏有效防御Sybil攻击的安全机制,它的应用受到了严重制约。本文针对这个问题对DD算法进行了一些改进,提出以节点信任度和Sybil攻击参数作为约束条件,对路由选路进行安全性检验。在改进算法中,先比较路径中的节点信任度平均值与Sink节点要求的信任度阈值确定要传输路径,然后将所选路径中的每个节点Sybil攻击参数与设定的参数阈1值比较,不满足阈值要求的节点即为Sybil节点,在数据传输时就可以绕过该Sybil节点而将数据安全完整地传输给Sink节点。理论分析和实验仿真表明:改进算法能够较有效的检测到Sybil节点,确保数据传输的安全性。相比比原有算法,安全性更高,更适用于WSN网络。
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