[发明专利]一种基于PAM聚类算法的无线传感器网络入侵监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息安全领域，尤其是一种基于PAM聚类算法的无线传感器网络入侵监测方法。

背景技术

解决无线传感网络安全问题通常采用加密和认证的方法。加密可以保证攻击者即使获得传输的密文消息也不能破解得出明文消息,认证可以保证消息来自合法的节点以及验证消息是否被修改过。但以上两种方法均不能实现入侵检测。现有的对RSSI和LQI的研究主要被用于定位和测距，例如申请号为200910219102.1专利“基于RSSI和LQI加权的无线传感器网络节点定位方法”，利用节点发送数据时产生的RSSI和LQI计算无线传感节点与节点之间的物理距离，从而最终判断节点的位置。

无线传感网络各种加密和认证的实现依赖于密码技术，其中最重要的就是密钥管理技术，涉及到网络的多个层面。现有的SPIN协议主要分为SNEP和uTESLA两大模块。SNEP通过消息认证码来提供数据完整性和认证服务，实现了语义级别的安全性，防止窃听者从加密消息中推断原义。uTESLA通过延时解密对称密钥的方法来克服非对称性数字签名所面临的开销过大的问题，提供了对广播消息的数据认证服务。TinySec是在TinyOS操作系统下链路层实现的一种安全结构，它通过加密数据的有效部分以及用消息认证码MAC对数据进行认证来完成认证加密。LiSP，是一个轻量级的安全协议，实现了高效的密钥重分配策略，它在安全和能量消耗方面有较好折中，可以提供认证、机密性、数据完整性、访问控制和可用性的安全服务。LEAP是针对大规模分布式WSN提出的局部加密和认证协议，它用来支持网内数据处理和密钥管理协议，同时限制被俘节点对网络中邻近节点的影响。

采用加密或认证的方法来保证数据传输的安全，其计算复杂度和能耗较高，系统成本高昂，且最重要的是加密或认证的方法很少能支持入侵监测，当一个无线传感网络中出现恶意节点的入侵时，无法实时地监测到此节点的攻击，因而其安全性受到限制。关于加密和认证技术的研究中，密钥的分配往往能耗较大，可扩展性和适应性较低，需要的布置成本和计算开销太大，节点的计算能力有限，共享密钥相对脆弱，并且无入侵检测功能，无法实时探测到网络攻击。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种基于PAM聚类算法实现实时获得传感器网络中传输节点的个数并判断有无恶意节点的入侵的无线传感器网络入侵监测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于PAM聚类算法的无线传感器网络入侵监测方法，包括有以下步骤：

A、将收集到的RSSI和LQI数据利用二维坐标系描述成联合数据；

B、用PAM聚类算法对上述联合数据进行聚类分析；

C、通过聚类分析产生聚类的轮廓图，并计算聚类的平均轮廓值；

D、重复执行上述步骤B和C，选取平均轮廓值最大的聚类分析结果作为最优聚类分析结果；

E、通过最优聚类分析结果实时监测网络入侵。

进一步，所述步骤A中，将收集到的RSSI数据作为二维坐标系的横坐标值，将收集到的LQI数据作为二维坐标系的纵坐标值。

进一步，所述步骤C中轮廓图的定义为：

ρ(i)=δ(i)-ϵ(i)max{δ(i),ϵ(i)},]]>

其中，δ(i)为点i与当前所属类的差异度，用欧几里德距离来衡量；ε(i)表示点i与其他各类差异度的最小值，ρ(i)越接近1表示聚类结果越精确。

进一步，所述步骤C中平均轮廓值为：