[发明专利]一种基于能量场的传感网恶意节点检测方法

说明书

本发明公开了一种基于能量场的传感网恶意节点检测方法，包括步骤有：（1）构建基于能量场的无线传感网；（2）在所述传感网中运用ARMA预测模型来预测节点的剩余能量值；（3）基于能量的恶意节点检测。本发明构造了基于能量场的传感器网络使得能量消耗更加均衡有效延长网络的寿命，并且运用实时性较强的ARMA预测模型对节点能量进行预测，提高安全报警的准确度。更重要的是，现有技术中阈值的定义根据节点发送数据的能量消耗来计算的，若节点遭受攻击不断发送数据那么使得其阈值变大，而本发明采用动态阈值选取，并考虑了簇内节点成为簇头消耗能量较大的因素，进一步提高了检测的准确度。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于能量场的传感网恶意节点检测方法。

背景技术

无线传感器网络是一种资源有限且以数据为中心的无线通信网络，节点是用电池或其它易耗尽的电源作为供电设备来使传感器节点正常工作，整个网络通常是处于恶劣环境且完全暴露在敌方视野中的。因此，如何最大程度的使节点间能耗均衡，节约节点能耗，避免能耗攻击（如DOS攻击、Sinkhole攻击）等安全威胁，延长网络寿命是研究无线传感网安全应用的关键性问题。

专利《基于能量预测的无线传感器网络入侵检测方法》中包括以下步骤：(1)汇聚节点汇总所有的当前能量剩余信息，根据能量剩余信息预测出下一阶段所有节点的能量预计消耗值；能量消耗预测方法为：节点能量预测消耗值为汇聚节点根据节点工作状态的转移历史统计，对节点工作状态建立成为马尔科夫链，对下一阶段节点的工作状态进行在参与到一次成簇和路由转发工作所消耗的能量值。(2)计算节点的能量检测因子；汇聚节点预测出下一阶段所有节点的能量预计消耗值，并在下一轮收集到节点能量实际消耗值，进行对比得出检测因子。根据ΔE＝|E_p^t-E_r^t|计算所述能量检测因子，其中E_r^t|为t个时间长度后节点上报至汇聚节点的节点能量实际消耗值，E_p^t为节点在t个时间长度内能量预计消耗值。(3)将得到的能量检测因子ΔE与阈值Threshold_E比较，如果ΔE＞Threshold_E，则认为该节点在本周期内没有正常的工作，认定为受到了外界的恶意入侵从而导致节点没有按照规律工作，从而消耗的能量显著的增加或减少。其中，阈值公式为Threshold_E＝E_TX*k+ε_amp*k*d₀²，其中，k为发送数据的比特数，E_TX为发送每比特所要消耗的能量，ε_amp为无线传输衰减因子，d₀为正常节点的无线通信距离。其存在的不足包括：

(1)没有考虑到怎样使得网络节点的能量消耗更加均衡。

(2)定义的阈值公式为节点发送数据的能量消耗值，若恶意节点不断发送数据那么相应的使得其阈值变大，从而使得检测精度下降，因此这种定义阈值的方法有待改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于能量场的传感网恶意节点检测方法，检测出威胁，为传感器网络的正常工作和延长网络生命周期奠定了基础。

本发明提供一种基于能量场的传感网恶意节点检测方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）构建基于能量场的无线传感网；

（2）在所述传感网中运用ARMA预测模型来预测节点的剩余能量值；

（3）基于能量的恶意节点检测。

其中，步骤（1）包括如下步骤：