[发明专利]无线传感器网络层次型入侵诊断处理系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络的安全保护系统及其方法，特别是一种无线传感器网络层次型入侵诊断处理系统及其方法。

背景技术

无线传感器网络是由许多微小的传感器节点通过无线介质自组织形成的分布式网络系统，其作用是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者，在国防军事、医疗保健、工业控制、环境监测、智能家居等方面有广泛的实用价值。由于无线传感器网络通常配置在恶劣环境、无人区域或敌方阵地中，加上无线网络固有的脆弱性，其安全问题显得尤为重要。由于传感器节点资源（包括能量、内存、存储空间和带宽）有限，在节点上直接开发复杂的安全算法以构建入侵检测系统是很难实现的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能有效地提高入侵诊断的准确性，降低漏报率和误报率，并对入侵进行有效处理的无线传感器网络层次型入侵诊断处理系统及其方法。

 解决上述技术问题的技术方案是：一种无线传感器网络层次型入侵诊断处理系统，包括由大量传感器节点组成的数据探测层和由基站组成的入侵诊断层，所述的数据探测层用于数据检测、数据聚合、数据加密、数据传输，并将检测数据发送到网络接入点，网络接入点将检测数据通过无线信道向基站转发；所述的入侵诊断层用于根据数据探测层提供的检测数据，诊断出网络中所有的妥协节点，并采取应对措施处理。

本发明的进一步技术方案是：所述的入侵诊断层包括依次相连的数据收集模块、数据处理模块、决策模块和执行模块，其中，

所述的数据收集模块用于收集数据探测层提供的检测数据，并为后期数据处理作准备；

所述的数据处理模块是基站的核心组件，用于将数据收集模块收集到的检测数据使用数值算法进行数据处理； 

所述的决策模块用于对一个节点是否为妥协节点作诊断，然后采用独立的或合作的决策算法在传感器节点或基站上实施；

所述的执行模块用于根据决策模块的处理结果将妥协节点恢复为正常节点；或者将妥协节点进行部分或全部隔离。

本发明的再进一步技术方案是：所述的传感器节点包括传感器、处理器、无线收发器和电池，所述的传感器用于检测数据，处理器用于将传感器检测到的数据进行加工处理，无线收发器用于接收查询指令并将处理后的检测数据发送到网络接入点，电池用于为传感器、处理器、无线收发器提供电源，所述的传感器、处理器、无线收发器依次相连，所述的电池输出端分别与传感器、处理器、无线收发器的输入端连接。

本发明的另一技术方案是： 一种无线传感器网络层次型入侵诊断处理方法，该方法是一种采用上述的无线传感器网络层次型入侵诊断处理系统对无线传感器进行入侵诊断的处理方法，该方法包括以下步骤：

S1. 数据检测：

数据探测层开始检测，并将检测数据进行数据聚合、数据加密；

S2.数据传输：

数据探测层将加密后的检测数据发送到网络接入点，网络接入点将检测数据通过无线信道向基站转发；

S3.数据收集：

入侵诊断层的数据收集模块收集到数据探测层转发来的检测数据，并为后期数据处理作准备；

S4.数据处理：

数据处理模块将检测数据使用数值算法进行数据处理； 

S5.决策：

决策模块对一个传感器节点是否为妥协节点作诊断，如果是，则采用独立的决策算法在传感器节点上实施；如果否，则采用合作的决策算法在基站上实施；

S6.执行：

执行模块根据决策模块的处理结果将妥协节点恢复为正常节点，或者将妥协节点进行部分或全部隔离，操作结束。

本发明的进一步技术方案是：在步骤S3中所述的为后期数据处理作准备是数据收集模块将收集到的检测数据的存储格式统一为后期数据处理模块的数据存储格式。

本发明的进一步技术方案是：在步骤S4中所述的使用数值算法进行数据处理的过程如下：

S4.1.建立Simulink模型，Simulink模型根据应用程序的要求，对来自数据收集模块的数据进行处理；

S4.2.基于Simulink模型开发一个独立的Simulink应用程序；

S4.3.通过Matlab接口程序改写来自Java应用程序的数据，使之符合Matlab数据格式的要求，修改后的数据通过内存加载到Matlab工作区，该过程作为一个独立的应用程序进行处理；

S4.4.使用基于Java的Matlab生成器生成一个Java程序库集合，该程序库用于整个数据处理方法的Java代理类；