[发明专利]一种对抗女巫攻击的近似三角形内点测试定位算法

说明书

本发明公开了一种对抗女巫攻击的近似三角形内点测试定位算法。针对APIT节点定位算法中出现的女巫攻击，对各个锚节点进行安全性检测，提出一种对抗女巫攻击的近似三角形内点测试定位算法，该算法通过对三角形中每一对锚节点的共同邻居节点数量以及三个锚节点的共同邻居节点数量进行统计和分析，得到初步的可疑女巫节点结果S1，在此基础上，再通过分析每个共同邻居节点接收到的来自这对锚节点的信号强度大小，得到最终的女巫节点并将其从网络中删除。本发明相比于已有的免女巫节点攻击的近似三角形内点测试（SF‑APIT）定位算法，拥有更高的检测正确率和稳定性，从而可以获得更好的网络安全性和节点定位精度。

技术领域

本发明属于互联网信息技术领域，具体涉及一种对抗女巫攻击的近似三角形内点测试(APIT)定位算法。

背景技术

嵌入式、微机电系统(MEMS)等技术的发展，使得利用配备处理器、内存器、无线信号收发器等硬件的微型节点建立一个自组织的无线传感器网络(Wireless SensorNetworks,WSNs)成为现实。从此，WSNs被广泛地应用到社会的各个领域以处理信息感知的问题，包括：军事、工业、建筑、医疗、航海等领域。

在上述介绍的应用中，所有的有用信息都是建立在传感器节点精确定位的前提下。因此，在WSNs中节点的定位技术是最基本和最核心的技术之一，有效的定位技术和最优化的定位方法值得被深入研究。如今全球定位系统(GPS)已经应用到社会的众多领域，是目前最成熟的定位技术，通过GPS定位具有定位精度高、抗干扰性强、实时性好等特点。但是在一些特殊的应用中，由于其较高的能耗以及较为复杂的安装和维护，并不适合大范围的部署。因此，在传感器网络中，只有一小部分节点配备了GPS从而获得其位置信息，其余的大部分节点仍需通过自身定位技术来估计其位置信息。

近年来，国内外的学者提出了许多应用在无线传感器网络中的节点定位算法。根据是否需要物理测量来获得距离或者角度的信息，节点定位算法可以划分为两类：基于测距的定位算法和基于非测距的定位算法。前者利用邻居节点之间实际测量的距离或角度信息来计算位置，例如：基于到达时间的定位算法(TOA),基于到达时间差的定位算法(TDOA)，基于到达角度的定位算法(AOA)以及基于接收信号强度的定位算法(RSSI)等。基于测距的定位算法能够达到相对更为精确的定位性能，但是需要付出大量的计算和高额的能耗。后者则是利用了传感器网络中的连通度信息，因此不必测量一些距离或角度的信息。考虑到传感器节点的硬件限制，基于非测距的定位算法正逐渐成为需要更多消耗的基于测距的定位算法的替代方案，并且获得更多的关注与研究。常见的非测距方法包括：质心算法(Centriod)，距离向量算法(DV-hop)，模糊算法(Amorphous)，近似三角形内点测试算法(APIT)以及相应的改进算法。

女巫攻击被认为是无线传感器网络中最有害的攻击类型之一。Douceur首先引入了“sybil”攻击一词，它试图在对等分布式网络的环境中伪造多个身份。在基于锚的定位系统中，如果攻击者破坏锚节点，则恶意锚节点可以通过创建新位置或模拟现有合法位置的位置来生成多个身份，以降低定位精度。在一些应用中，例如森林探测或战场监视，不正确的位置可能导致许多人死亡。密码方法是解决这些问题的常规方法。然而，使用加密方法对每个节点的高计算成本和大存储要求阻碍了防御女巫攻击的效率。

发明内容

本发明目的在于针对APIT节点定位算法中出现的女巫攻击，对各个锚节点进行安全性检测，提出一种对抗女巫攻击的近似三角形内点测试定位算法，具有较高的稳定性和正确率，从而可以有效提高目标节点定位的可靠性和网络的安全性。

一种对抗女巫攻击的近似三角形内点测试定位算法，包括如下步骤：

步骤1：传感器节点均匀分布在指定区域内，用于感知并处理周围的信息，其中锚节点配有GPS定位设备，可以获得节点自身的位置信息，并通过高功率发射机向通信区域不断发送节点的信标；