[发明专利]无线传感器网络移动信标节点的虫洞攻击检测及定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络攻击防御技术领域，涉及一种无线传感器网络移动信标节点的虫洞攻击检测及定位方法。

背景技术

无线传感器网络经常部署在无人值守的野外环境中，比较容易受到攻击者的干扰。虫洞攻击通常是由一对外部攻击节点相互协作共同发起的，可以对无线传感器网络带来十分严重的影响。因此，对虫洞攻击的检测以及对虫洞攻击节点的精确定位并将之移除，是无线传感器网络正常工作的前提条件，对无线传感器网络的应用具有重要意义。无线传感器网络是由大量的低成本、低功耗、多功能的传感器节点组成，能够实现多种功能应用，包括应急系统、战场监测和环境监测等。然而，由于无线传感器网络经常部署在野外的环境中，很容易受到敌对攻击者的干扰。而且，无线通信的开放特性决定了两个节点之间信息交换的安全性无法得到保障。因此，安全问题是无线传感器网络研究所面临的一个重大挑战之一。虫洞攻击是无线传感器网络中比较常见的攻击手段，通常是由两个外部攻击节点协作共同发起的。在虫洞攻击中，一个攻击节点在网络的一端监听周围的数据包，并且通过虫洞链路转发给位于网络另一端的另一个攻击节点，再由该攻击节点广播给其邻节点。因此，虫洞攻击的入侵将使得网络中本来互相不在各自通信范围之内的两个节点之间可能会通过虫洞链路建立连接并进行信息交互，而这一结果将可能影响到网络的一些特定功能，例如节点定位和路由建立。所以，需要设计一种有效的虫洞攻击检测及虫洞攻击节点定位方法，使得系统能尽快将网络中的虫洞攻击节点剔除，以保障无线传感器网络的正常运行。

目前针对虫洞攻击的检测方法比较多，但是虫洞攻击节点的定位方法相对较少，大部分方法都是利用虫洞攻击节点通信范围内的所有节点的中心作为虫洞攻击节点的位置估计结果，例如Label-based方法。然而，这类方法存在两个缺点：1.很难将虫洞攻击节点通信范围内的所有节点准确无误地辨识出来；2.这类定位方法的精度很大程度上取决于网络中节点的密度，尤其是信标节点的密度。

发明内容

本发明的目的在提供一种无线网络中移动信标节点监测及定位虫洞攻击的方法，解决了现有的无线传感器网络检测虫洞攻击定位方法需要的构建复杂的信标节点网络，信标节点密度高，虫洞识别率低的问题。

本发明所采用的技术方案是首先部署无线传感器网络，整个无线传感器网络由位置随机部署的信标节点组成，信标节点部署完后位置不再变化，信标节点的通信半径为R，无线传感器网络中设置移动信标节点，移动信标节点在整个无线传感器网络中按照移动信标节点检测虫洞攻击的路线移动，将自身位置广播并接收信标节点回复的应答信号并建立自己的冲突集，冲突集是指所有应答的信标节点中违背数据包一致特性或传输距离受限特性的集合，其中数据包一致特性指的是一个节点在一次通信过程中只能从其邻居节点接收到一个数据包拷贝，传输距离受限特性指的是一个节点不能与其通信范围之外的节点进行通信，移动信标节点根据应答信号判断是否存在虫洞攻击，并按照移动信标节点定位虫洞攻击节点的方法对虫洞进行定位，最终完成对整个网络的检测。

本发明的特点还在于移动信标节点移动并检测虫洞攻击的路线为第一步：从左下角开始检测一次；第二步：每向右移动ΔL_H距离检测一次，直到移动信标节点移动到网络部署区域之外；第三步：向上移动ΔL_L距离检测一次；第四步：每向左移动ΔL_H距离检测一次，直到移动信标节点移动到网络部署区域之外；第五步：向上移动ΔL_L距离检测一次；第六步：重复第二步至第五步，直到整个网络检测完毕；移动信标节点的左右移动步长ΔL_H和向上移动步长ΔL_L需要满足如下关系：

ΔL_H＜R

ΔLP≤2R2-ΔLH2/4-R]]>

其中，R为节点通信半径。