[发明专利]一种无线传感网络节点安全认证方法

说明书

本发明公开了一种无线传感网络节点安全认证方法，其包括以下步骤：验证待接入节点的身份验证ID；获取待接入节点无线通信信号的模糊熵和暂态信号；根据暂态信号的模糊熵特征和最小二乘多项式拟合特征得到暂态指纹特征；将待接入节点的暂态指纹特征与验证数据库进行匹配识别，若匹配识别成功则允许该节点接入无线传感网络，否则拒绝该节点接入，完成无线传感网络节点的安全认证。本发明将模糊熵特征与最小二乘多项式拟合特征融合，作为节点的暂态信号指纹特征，用于无线传感网络的安全认证中，这是一种基于节点硬件设备特性的认证方式，不易仿造，为无线传感网络的安全提供了保障。

技术领域

本发明涉及网络节点安全认证领域，具体涉及一种无线传感网络节点安全认证方法。

背景技术

无线传感网络通过监控区域安置的传感器对区域内被感知对象的信息进行协作地感知、采集和处理，并传输给观测者，具有众多的传感器种类，被广泛应用于安全检测、环境监测、智慧家居等领域。随着无线传感网络的迅猛发展，无线传感网络的安全性问题日益突出，不同应用场合对通信数据的安全保障问题提出了更高的要求。目前常用加密方式对无线传感网络的通信安全进行保护，但传感器节点受自身性能限制，且分布在无保护的应用环境中，易受攻击。攻击者通过监听分析得到无线传感网络的运行机制，并伪造节点身份窃取网络通信数据、干扰破坏节点数据采集传输，对无线传感网络造成极其严重的伤害。

现有技术中多采用基于密钥加密的安全认证方式，但是其仍面临着攻击者对通信保密机制解密的风险。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种无线传感网络节点安全认证方法解决了现有密钥加密存在被攻击者对通信保密机制解密的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种无线传感网络节点安全认证方法，其包括以下步骤：

S1、将已注册节点的身份验证ID加入验证数据库，验证待接入节点的身份验证ID，若验证通过则进入步骤S2，否则拒绝该节点接入；

S2、获取待接入节点无线通信信号的模糊熵，并根据获得的模糊熵提取该信号的暂态部分，得到暂态信号；

S3、分别提取暂态信号的模糊熵特征和最小二乘多项式拟合特征；

S4、将暂态信号的模糊熵特征和最小二乘多项式拟合特征进行融合，得到暂态指纹特征；

将已注册节点的暂态指纹特征加入验证数据库；

S5、将待接入节点的暂态指纹特征与验证数据库进行匹配识别，若匹配识别成功则允许该节点接入无线传感网络，否则拒绝该节点接入，完成无线传感网络节点的安全认证。

进一步地，步骤S2的具体方法为：

S2-1、对传感器节点无线通信信号x(n)添加窗宽、滑动距离均为l的滑动窗，通过分段计算信号x(n)的模糊熵，得到信号x(n)的模糊熵序列FE；

S2-2、根据门限检测法对模糊熵序列FE进行检测并得到暂态信号的端点，进而得到暂态信号s(k)与暂态信号s(t)；其中n和k均为信号采样点；t为采样时间。

进一步地，步骤S3中提取暂态信号模糊熵特征的具体方法包括步骤：

S3-1-1、通过添加窗宽为w、滑动距离为l₁的滑动窗，将暂态信号s(k)分为N个子序列；其中L为暂态信号s(k)的样本长度；

S3-1-2、对每个子序列进行模糊熵运算，得到N个模糊熵值组成的模糊熵特征的特征向量：{fe(i)}，i＝1,…N；其中fe(i)为第i个模糊熵值的特征值。

进一步地，步骤S3中提取暂态信号的最小二乘多项式拟合特征的具体方法包括步骤：