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无线传感器网络因其广阔的应用前景,受到了人们越来越多的关注。与此同时,其安全问题也变得越来越重要,安全性研究引起了研究人员越来越多的重视。由于传感器网络节点数目众多,节点资源和计算能力有限,部署环境开放使得节点易于捕获或失效,这些特点意味着在传统的有线网络和无线Ad hoc网络中广泛使用的那些耗费资源较多的安全技术并不适用于无线传感器网络,而且能量的约束性和有效性问题也是无线传感器网络中必须考虑的核心问题,因此必须针对无线传感器网络的特点为其研究和设计高效的安全机制。
本文首先介绍了无线传感器网络的体系结构、安全目标、路由协议的安全威胁和对策,重点研究了现有典型路由协议的安全性以及现有的安全路由协议,分析比较了现有安全路由协议的优点与存在的不足。在研究无线传感器网络现有安全管理方案的基础上,对信任管理机制进行了研究。在分析已有的基于贝叶斯方法的信任模型的基础上,提出一种基于贝叶斯和风险评估的信任模型BRTM,主要工作如下:
首先,分析了基本的贝叶斯信任模型的优点和不足。在此基础上,提出了一种基于贝叶斯和风险评估的信任模型BRTM。对基本贝叶斯模型的主要的改进工作包括:为了体现信任的时间敏感性,引入一个自适应遗忘因子来减少过去行为的影响;为了奖赏具有良好的整体历史行为记录的节点,引入一个整体行为记录良好率;为了防止邻居节点的恶意诋毁行为,引入了偏离度测试;为了体现信任的不确定性,将基于信息熵理论的风险评估机制引入到信任模型中。
其次,在按需路由协议AODV中,添加了BRTM信任模型,实现了安全可信路由BRAODV。详细阐述了安全路由协议BRAODV的具体实现过程,并从理论上分析了该协议的有效性。理论分析表明BRAODV能够较好的检测出网络内部的恶意节点,抵御针对按需路由协议的多种内部攻击。
最后,通过仿真实验对安全可信路由协议BRAODV进行验证。仿真实验表明,本文所提出的BRAODV相较于AODV协议,在安全性方面,包括分组投递率和网络丢包率的性能均有明显提高。