[发明专利]一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法

说明书

本发明涉及一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，属于无线传感网安全技术领域。该方法将信誉评估与巡查机制融合在一起，解决了现有无线传感网恶意节点检测识别技术检测率低、检测速率慢、耗费资源多、检测成本高、难以发现潜伏或伪装的恶意节点等问题。本发明采用对汇聚节点巡查到异常行为节点的惩罚机制，快速降低异常节点的信誉值，与现有的技术相比，这是一个针对无线传感网非正常攻击恶意节点检测的安全成簇方法，具有较高的恶意节点检测率、检测速率和节省能量、节点能量消耗均衡，以及实时性强的特点。

技术领域

本发明属于无线传感网安全技术领域，涉及一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法。

背景技术

随着网络及其相关技术发展的逐步成熟和对无线传感网安全性研究的逐步深入，将信誉评估引入无线传感网中提升网络的安全性也逐渐成为关注的热点。由于无线传感网的开放性和资源受限等特点，使得攻击的形式复杂多样。网络的内部节点有可能被俘获成拜占庭节点从而发起内部攻击，也有可能出于节约自身资源的目的也会产生一些自私行为，这些非正常节点的存在对网络的安全性和性能产生了极大的威胁。由于节点被俘获之后，节点上存储的数据和网络密钥都会泄露，因此传统的基于密钥的安全机制不再有效，需要采取其他的安全措施来保证无线传感网的安全。已经有很多研究将信誉机制应用到无线传感网中，通过检测节点的通信行为，识别网络中的非正常节点，甄别错误信息和数据，提高无线传感网的安全性和可靠性。

随着无线传感网领域的不断发展，攻击的行为变得愈发隐秘，攻击节点伪装成正常节点在网络中选择性的攻击，信誉机制不能及时快速的检测识别出这类伪装的恶意节点，网络中攻击节点的存在威胁着网络的安全。因此研究一种能量高效的异常行为检测方法，对提高无线传感网的安全性具有很重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种节省能量、节点能量消耗均衡、恶意节点检测率高、检测速率快的无线传感网安全成簇方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，该方法包括以下步骤：

S1：通过改进的leach算法进行成簇；

S2：成簇完成之后，通过每个节点的剩余能量和距簇质心的距离求取节点的簇头阈值，通过产生随机数，选择簇内节点产生的随机数小于簇头阈值的节点为簇头节点，成簇完成之后进入稳定数据传输阶段；

S3：稳定数据传输阶段：节点将监测的信息传送给下一跳节点，通过检验节点发送的信息，来判断节点之间的通信行为，将节点间通信行为与异常行为库对比，若相似，则判定此次通信行为异常；否则，视此次通信为正常通信；

S4：信誉评估：每个簇头节点统计簇内每个节点的正常通信行为次数α和异常通信行为次数β，若簇内节点一次通信行为异常，则更新异常通信行为计数β＝β+1，否则更新正常通信行为计数α＝α+1，通过节点的信誉分布，求取节点的信誉值，更新簇头内节点的信誉值；

S5：巡查机制：每个簇在进行信誉评估的同时巡查机制也在执行，汇聚节点通过产生随机数来选择要巡查的目标，若目标为普通节点，则汇聚节点通过与目标节点所在簇的簇头节点进行通信，获得目标节点当前的通信行为；若目标节点为簇头节点，则汇聚节点通过自身信息获取目标节点当前的通信行为；若目标节点当前的通信行为异常，则将目标节点的异常通信行为计数β＝β+[e^β]，否则更新正常通信行为计数α＝α+1，更新目标节点的信誉值；

S6：更新完节点的信誉值，将其与信誉值阈值比较，若节点的信誉值小于信誉值阈值，则判定节点为恶意节点，广播全网并剔除出网，若节点的信誉值高于阈值，判定节点为正常节点，继续通信；