[发明专利]一种分布式架构的无线传感器网络干扰区域映射方法

权利要求书

1.一种分布式架构的无线传感器网络干扰区域映射方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：三层分布式架构的网络实现

网络自下而上分为节点层，簇头层，sink层；节点层位于网络最底层，负责节点分簇和数据感知，分簇后的节点与其对应簇头需保持一跳通信范围内，节点层各节点将感知数据发送给所属簇头，簇头在簇头层进行数据汇聚，并将汇聚后的数据报告发送给sink层，完成自下而上的数据传输；

步骤二：sink通过数据包分解识别干扰攻击，同时转入干扰区域逐级映射阶段分簇后网络中各节点与其簇头保持一跳距离，当簇内节点受到干扰攻击后对外表现为簇成员无法发送数据给簇头，或簇头无法接收簇成员数据，最终sink层收到来自簇头层的数据报告，通过匹配簇头个数与数据报告个数，sink发现存在簇头报告丢失，此外，在接收的数据报告中同时包括信息丢失完整的簇头报告和信息不完整的簇头报告，sink层基于存在簇头报告丢失现象和接收到信息不完整的簇头报告识别干扰攻击；

步骤三：簇头级干扰区域映射

sink层基于丢失的簇头报告和信息不完整的簇头报告，将干扰区域初步映射到未上传数据报告的簇头所属簇的位置和上传数据报告但信息不完整的簇头所属簇的位置，同时将所有成功接收到的数据报告中出现的节点识别为信任节点，丢失ID信息的簇内节点判定为干扰节点；

步骤四：节点级干扰区域映射

簇头级映射出的受到干扰攻击的簇中，存在部分波及节点，波及节点自身处于干扰范围外，但因其簇头处于干扰范围内，波及节点的数据无法被簇头接收、上传给sink层，从而被簇头级映射误判为干扰节点，节点级干扰区域映射利用信任节点排查上述节点，将其从受干扰簇的区域中剥离，提高簇头级干扰区域映射的映射精度；

节点级干扰区域映射首先利用信任节点与其位于受到干扰攻击簇的邻居节点建立通信，找出与信任节点具有邻居关系的波及节点，成功建立通信的邻居波及节点会从受干扰簇的区域中剥离，减小受干扰簇的实际干扰面积；若受到干扰攻击的簇中的波及节点不存在邻居信任节点，波及节点在等待建立通信无果后，按步骤一所述一跳通信范围内节点分簇方法成簇，通过簇头将簇内波及节点的信息上传，将新生成的仅包含波及节点簇从原来的受干扰簇中剥离；

步骤五：干扰区域合并

节点级干扰区域映射的结果通过信任节点上传至sink，sink将地理位置上相邻的受干扰簇进行区域合并，降低单独存储分析各受干扰簇的复杂度。

2.根据权利要求1所述的一种分布式架构的无线传感器网络干扰区域映射方法，其特征在于：所述步骤一中，一跳通信范围的节点分簇方法如下：

各节点通过广播Hello包与其邻居节点进行交互，若节点为孤立节点，则自身宣布成簇，否则，节点设置退避计时器T_backoff用以竞争簇头，退避计时器T_th表示最大时间门限，E₀表示节点初始能量，E_residual表示节点剩余能量，d_nei表示节点的度，D₀表示网络中最大的节点的度，α，β为权重因子；节点计时结束后即宣布成为簇头，信息广播给其一跳邻居，收到信息的邻居节点停止计时并回复消息宣布加入该簇。

3.根据权利要求1所述的一种分布式架构的无线传感器网络干扰区域映射方法，其特征在于：所述步骤二中，sink层基于丢失的簇头报告和信息不完整的簇头报告识别干扰攻击的方法如下：

节点分簇后，簇内成员发送给簇头的数据会得到汇聚，汇聚信息将由簇头生成数据报告发送给sink，数据报告中会附有发送数据的簇内成员的ID信息，当簇中存在节点受到干扰攻击后，该簇可能对外表现为簇内成员无法发送数据给簇头，或簇头无法接受簇内节点数据，最终sink层收到来自簇头层的数据报告个数一方面可能少于实际簇头数，另一方面在收到的数据报告中也存在部分簇内节点信息丢失的情况，在sink层中，当存在簇头报告丢失的情况，或当sink解析簇头的数据报告时发现丢失部分簇内成员ID信息时，均认为干扰攻击发生。

4.根据权利要求1所述的一种分布式架构的无线传感器网络干扰区域映射方法，其特征在于：所述步骤五中sink使用Melkman凸包算法，将地理位置上相邻的受干扰簇进行区域合并。