[发明专利]一种无线传感器网络抗攻击加密定位方法和装置

说明书

本发明提供了一种无线传感器网络抗攻击加密定位方法和基于该方法的装置，该方法包括信标节点对测距报文的编码发送过程：将测距报文k进行曼切斯特编码，得到码字m；对数据m进行伪随机编码，输出信码b，并将信码b以广播发送出去；以及未知节点对信息的接收解码过程：接收广播信息并测量未知节点处广播的信号功率Ri，对接收到的信息进行限幅滤波，得到信码b1；根据伪随机参数，对信码b1进行伪随机解码处理，得到码字m1；对码字m1进行曼切斯特解码，得到测距报文k1；根据测距报文k1和接收功率Ri，对自身进行定位。本发明可以保护信息的完整性，而且不依赖信息加密技术，可以提高系统的抗攻击能力和信息处理速度，降低硬件的能耗。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络加密定位方法和装置，属于通讯技术领域。

背景技术

无线传感器网络(WSN)由大量的智能传感器节点构成，这些节点具有计算通信的存储等能力，能够以无线通信的方式相互协作，共同实现相关的任务。无线传感器网络把传感器技术，现代网络，嵌入式计算技术和分布信息处理结合在一起，可以实时地感知、监测和采集网络覆盖区域里的监测对象和环境信息，再把数据处理后通过多跳、自组的网络上传给需要这些信息的用户。目前，无线传感器网络已广泛应用于环境科学、医疗健康、交通管理和国防军事等众多领域。在WSN的大多数应用中，监测到事件后所关心的一个重要问题就是事件发生的位置，传感器节点只有明确自身位置信息，才能详细的说明“在什么地方发生了什么事件”，从而实现对外部目标的跟踪和监测。此外，了解传感器节点的位置分布状况可以提高网络的路由效率，实现网络的负载均衡和网络拓扑的自动配置，改善整个网络的覆盖质量。因此，节点的正确定位是WSN重要的核心支撑技术之一。

国内外研究者提出了许多节点安全定位机制和算法。例如，LEAP协议技术采用了一种多密钥方式，但其主要缺点是每个节点都需要维护的密钥数目比较多，而且维护的开销和费用也比较大。SPIN安全体系是目前在身份认证方面提出的在安全机制中比较流行和实用的无线传感器网络安全方案，但是SPIN安全体系只是考虑了最简单的主密钥共享方式，使得其安全性完全依赖于基站，那么网络规模就受到很大的限制。J.Deng等研究人员提出了对无线网络入侵具有抵抗力的路由协议INSENS，在其所提出的路由协议中主要是综合利用了冗余路由以及认证机制来解决入侵危害，主要针对的目标是可能出现的内部攻击者。VM算法采用的距离界限协议需要验证者具有纳秒级的时间测量能力和被验证者具有纳秒级的实时处理能力，但缺点是过多地依赖位置保密方面的假设条件。另外一种被称之为ARMMSE的算法是由Liu等研究人员提出来的,通过隔离的办法，被俘获信标节点的错误位置信息就是这个算法的主要指导思想,从而实现了定位算法的鲁棒性，然而在隔离过程中，算法对所有的位置参照信息进行迭代计算,所以计算复杂度较高、开销较大。

虽然RSSI定位精度并不高，但RSSI对于大多数定位应用已经足够，所以其定位应用很广泛，目前RADAR和SpotON等系统均采用RSSI测距技术。目前基于RSSI的定位机制方法很多，也有很多研究人员对其安全性能的进行分析，但是目前的安全定位技术还不是很成熟，如果密钥比较复杂，那么网络的开销和费用也会比较大；如果网络共享一个主密钥，安全性的依赖会比较强，而且网络规模也会受到限制。

Sybil(女巫)攻击中攻击者一般声称自己有多个身分(ID)的节点。如果在位置发现过程中，要定位的未知节点从同一个信标节点接收多个位置参考信息，则WSN的定位系统就会把错误的位置以及错误的节点数目带入到算法当中，从而导致定位位置不正确。身份与实体的对应是网络正常运行的重要基础，通过破坏这种对应，Sybil攻击对系统效率可形成严重的危害。Sybil节点一旦发动攻击,若不能有效检测防范，由于谎报的节点位置以及错误的节点数目，对WSN的定位系统产生严重的影响，而且许多基本的网络功能如路由、选举及安全机制,性能将急剧下降。

因此，目前现有的研究并不能满足在复杂环境下低功耗和低成本的无线传感器网络的实际应用要求，所以需要从实际出发研究一种基于RSSI技术的低功耗、保密性强、独立性强、扩展性强、可以抗攻击的的定位算法。

发明内容