[发明专利]基于动态探测的无线传感器网络安全路由的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是一种无线传感器网络的路由方法。

背景技术

无线传感器网络由于其自身的资源有限性、传输多跳性、网络拓扑结构的可变性、终端移动性等自身独有的特性，使得路由协议的研究面临着巨大挑战。路由协议一直是无线传感器网络的焦点问题之一。

 无线传感器网络路由不同于传统网络的特性表现在路由协议的脆弱性和入侵行为的多样性，首先，无线传感器网络路由协议的安全性比传统网络更加脆弱，这是由于：无线传感器网络中的所有信号都通过一定带宽的开放无线信道来传输，使无线传感器网络比有线网络更容易受到窃听、干扰等安全威胁，不像有线网络的入侵者还需要物理上接入网络，并要攻破防火墙、网关等安全防护设备；其次，针对无线传感路由协议的威胁具有多样性，目前针对无线传感器网络路由协议的攻击方式主要有以下几种：篡改（Modification attacks）、假冒（Impersonation attacks）、伪造（Fabrication attacks）等。具体的攻击方式见表1所示：

表1 几种常见的攻击类型

现阶段无线传感器网络安全路由的设计中普遍存在的问题有：采用了复杂的加密算法和交互验证的流程，对无线传感器网络中的节点和计算能力要求较高，同时带来了较大的网络通信开销；基于静态的验证体系，验证区域缺乏扩展性，没有对验证的有效期进行控制。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于动态探测的无线传感器网络安全路由的方法，它通过动态探测保证路由路径的安全性，同时定位出具有威胁的节点，实现数据在无线传感器网络中的安全传输的同时具有低开销等特征。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，路由步骤如下：

1）源节点构建路由验证请求消息Sreq，源节点由多跳的方式通过中间节点向目的节点发送路由验证请求消息Sreq；

2）第一个接收到源节点发送的路由验证请求消息Sreq的第一中间节点首先保存路径信息，再根据自身位置标示符ID₁通过自身密钥的加密算法生成消息片段M₁，将M₁嵌入路由验证请求消息Sreq中，继续向相邻节点发送嵌入后的路由验证请求消息Sreq，转向步骤3）；

3）相邻节点收到路由验证请求消息Sreq后，判断本身是否为目的节点，不是目的节点则转向步骤4），若不是目的节点则转向步骤5）；

4）第n跳中间节点收到n-1跳中间节点发送的路由验证请求消息Sreq，第n跳中间节点根据自身位置标示符ID_n和n-1跳中间节点生成的消息片段M_n-1通过自身密钥的加密算法生成消息片段M_n,将路由验证请求消息Sreq中的消息片段M_n-1替换成M_n，向相邻节点发送路由验证请求消息Sreq，并返回步骤3）；

5）目的节点收到路由验证请求消息Sreq后，对消息进行验证，若验证通过则构建路由验证响应消息Srep，并通过中间节点逆向向源节点发送，否则丢弃该路由验证请求消息Sreq；

6）中间节点收到路由验证响应消息Srep后，对路由验证响应消息Srep进行验证，若验证通过则继续通过中间节点向源节点转发，否则丢弃该路由验证响应消息Srep；

7）源节点接收到路由验证响应消息Srep后，对消息进行验证，验证通过则建立通信链路，否则丢弃该路由难响应消息Srep。

进一步，路由验证请求消息Sreq包括有路径请求消息S_S和源节点校验码MIC₀；路由验证响应消息Srep包括有路径响应消息S_D、目的节点校验码MIC₁和最后一个节点的消息片段M_n。

进一步，路径请求消息S_S的帧格式为：FrameType、源节点地址ID_S、目的节点地址ID_D、随机数SN和密钥ID_S；源节点校验码MIC₀是利用路径请求消息S_S中所有参数，根据密钥ID_S所指示的加密算法K_S加密计算所得到；